DE4409370A1 - Axialkolbenmaschine verstellbaren Verdrängungsvolumens mit zumindest hydrostatischer Entlastung ihrer gleitflächengelagerter Steuerlinse bzw. Hubscheibe - Google Patents
Axialkolbenmaschine verstellbaren Verdrängungsvolumens mit zumindest hydrostatischer Entlastung ihrer gleitflächengelagerter Steuerlinse bzw. HubscheibeInfo
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- F04B1/2085—Bearings for swash plates or driving axles
Description
Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine verstellbaren Verdrän
gungsvolumens mit zumindest hydrostatischer Entlastung ihrer gleitflächenge
lagerter Steuerlinse bzw. Hubscheibe nach dem Oberbegriff des Patentanspru
ches 1.
Aus der Praxis sind derartige Axialkolbenmaschinen in beispielsweise
Schrägscheibenbauweise bekannt, bei denen jeweils die zwecks Verstellung des
Verdrängungsvolumens in zwei gehäusefesten Gleitlagern beidseits der
Drehachse der Zylindertrommel schwenkbar gelagerte Hub- oder Schrägscheibe
mittels je eines von der Fluidquelle mit Drucköl versorgten Druckfeldes
hydrostatisch gelagert ist. Die Vertiefungen sind in Schwenkrichtung der
Schrägscheibe langgestreckte rechteckförmige Aussparungen in den Gleitla
gern. Die Zulaufkanäle zur Druckölversorgung der Druckfelder münden in die
Aussparungen ein und verlaufen durch die Schrägscheibe bis zu deren die
Kolben über Gleitschuhe abstützenden Stützfläche. Die Gleitschuhe sind
ebenfalls hydrostatisch gelagert und zu diesem Zweck in ihren der
Stützfläche zugewandten Gleitflächen mit je einer kreisrunden Aussparung,
auch Drucktasche genannt, versehen, die über eine Axialbohrung in dem
zugeordneten Kolben mit dem in der jeweiligen Zylinderbohrung herrschenden
Kolbendruck beaufschlagt ist. Die Zulaufkanäle münden auf der Stützfläche in
der Gleitbahn der Drucktaschen aus.
Folglich stehen während des Betriebs der Axialkolbenmaschine die Aussparun
gen der Gleitlager abwechselnd unter dem im Gehäuse herrschenden, niedrigen
Lecköldruck und dem in den Zylinderbohrungen herrschenden, hohen Kolben
druck, so daß die Druckfelder mit einer der Drehzahl der Zylindertrommel
entsprechenden Frequenz pulsieren. Dabei kann die Schrägscheibe infolge der
Druckstöße in den Druckfeldern so weit von den gehäusefesten Lagerflächen
abheben, daß der Fluidablauf aus den Druckfeldern deren Fluidversorgung über
die Zulaufkanäle übersteigt und somit zu einem Zusammenbrechen der
Druckfelder bis zum metallischen Kontakt der verschiebbaren Schrägscheiben-
Lagerflächen mit den gehäusefesten Lagerflächen führt; die dabei auftretende
Spalthöhenabnahme zwischen diesen Lagerflächen bewirkt unmittelbar einen
entsprechend schnellen und hohen Druckaufbau, der seinerseits ein völliges
Abheben der Schrägscheibe hervorrufen kann. Dadurch können in bestimmten
Frequenzbereichen resonante Schwingungen auftreten, die ebenso wie Druck
schwankungen, die entsprechend dem Lastverhalten eines von der Schrägschei
benmaschine angetriebenen Verbrauchers auftreten, zu hohen dynamischen
Belastungen und entsprechend hohen Körperschallstärken führen und ebenso wie
mögliche Strahlkavitationen infolge der pulsierenden Strömungsumkehr in den
Zulaufkanälen die Funktionsfähigkeit der hydrostatischen Lagerung der
Schrägscheibe beeinträchtigen.
Anders als die vorstehend erwähnten Aussparungen geformte Vertiefungen sind
z. B. aus der DE-OS 21 00 028 bekannt: sie sind als in sich geschlossene
Ringnuten ausgebildet, die jeweils einen inselförmigen Lagerflächenanteil
rechteckiger Form umgeben, in dem wiederum eine Aussparung entsprechender
Rechteckform ausgebildet ist. Ferner ist es aus der vorgenannten DE-OS 21 00
028 bekannt, in den beiden gehäusefesten Gleitlagern für die Schrägscheibe
der Schrägscheibenmaschine eine Anzahl von parallelen Nuten auszubilden, die
quer über die gehäusefesten Lagerflächen verlaufen und mit Abstand von deren
seitlichen Rändern geschlossen enden. In diesen Nuten verteilt sich beim
Verschwenken der Schrägscheibe das über je einen Zulaufkanal und je eine
angeschlossene Aussparung in der Schrägscheiben-Lagerfläche zugeführte
Fluid, wodurch ein dem Schwenkwinkel zugeordnetes, in seiner Größe variables
Druckfeld entsteht, das die Lagerung entlastet.
Ölverteilungsnuten bei hydrostatisch entlasteten Lagerungen sind auch in der
Fachliteratur (vgl. Ölhydraulik, Dr. Jean Thoma, Ausgabe 1970, S. 65) mit
dem Hinweis beschrieben, daß sie nicht bis zum äußeren Rand durchgeführt
werden dürfen, um einen Kurzschluß des Fluiddruckes zu verhindern.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Axialkolbenmaschine der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, daß die Funktionstüchtigkeit der hydrosta
tischen Lagerung bzw. Entlastung ihres verschwenkbaren Stützkörpers insbe
sondere durch Verringerung von Druckschwankungen im Druckfeld verbessert
ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruches 1 gelöst. Der aus dem Druckfeld insgesamt ablaufende
Fluidvolumenstrom ist gegenüber dem Stand der Technik um die Ablaufkapazität
der Entlastungsrillen-Anordnung vergrößert. Da diese Ablaufkapazität bei
Spalthöhenänderungen im wesentlichen konstant bleibt, ändert sich die Größe
des insgesamt ablaufenden Fluidvolumenstroms beim Auftreten von Störkräften
mit entsprechend kleinerer Amplitude. Dementsprechend kleiner ist auch die
Amplitude der durch die Änderung des Fluidvolumenstroms hervorgerufenen
Druckänderungen im Druckfeld, wodurch dessen im Stand der Technik
"überschießende" Reaktion auf Störkräfte weitgehend verhindert und statt dessen
ein gedämpftes Ansprechverhalten erzielt wird. Bei Verwendung einer
Druckquelle als Fluidquelle ist im Vergleich zu einer Stromquelle dieses
gedämpfte Ansprechverhalten besonders ausgeprägt. Wird das Druckfeld zur
hydrostatischen Entlastung oder Lagerung der Hubscheibe einer Schräg
scheibenmaschine verwendet und über die kolbenabstützenden Gleitschuhe mit
Fluid versorgt, dann verhindert der über die erfindungsgemäße Entlastungs
rillen-Anordnung mit im wesentlichen konstantem Druckgefälle erfolgende
stete Fluidablauf aus dem Druckfeld in Richtung Lecköl eine Strömungsumkehr
im Zulaufkanal und damit Strahlkavitationen an den Gleitschuhen und der
Hubscheibe. Die Ablaufkapazität und damit das gedämpfte Ansprechverhalten
der Entlastungsrillen-Anordnung kann durch entsprechende Wahl der Quer
schnittsfläche und/oder Länge und/oder Gestaltung mit beispielsweise
zickzackförmigem, mäanderförmigem oder jedem anderen geeigneten Verlauf auf
die jeweiligen Betriebsverhältnisse eingestellt werden. Eine Zulaufdrossel
im Zulaufkanal, wie sie üblicherweise bei Anschluß des Druckfeldes an eine
Druckquelle verwendet wird, kann aufgrund der ihrer Ablaufkapazität
entsprechenden Drosselwirkung der Entlastungsrillen-Anordnung entfallen. Es
ist natürlich auch möglich, eine solche Zulaufdrossel einzusetzen, um eine
hydrostatische Lagerung mit entsprechend höherer Stabilität zu erzielen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfaßt die Vertiefung ferner eine
Ausnehmung, über die die Entlastungsrille mit dem Zulaufkanal in Verbindung
steht. Die Fläche dieser Ausnehmung kann gleich oder kleiner als diejenige
der im Stand der Technik verwendeten Aussparungen sein. Vorzugsweise ist die
Ausnehmung als Erweiterung der Ausmündung des Zulaufkanals in der Lagerflä
che ausgebildet.
Bei Ausbildung der Axialkolbenmaschine als Schrägscheibenmaschine stellt
deren Hubscheibe den verschwenkbaren Stützkörper dar, der zweckmäßigerweise
mit einer weiteren Lagerfläche in einem weiteren gehäusefesten Gleitlager
mit einer weiteren Lagerfläche auf der der erstgenannten gehäusefesten
Lagerfläche gegenüberliegenden Seite der Drehachse der Zylindertrommel
schwenkbar gelagert ist, wobei in wenigstens einer der beiden weiteren
Lagerflächen eine weitere Entlastungsrillen-Anordnung ausgebildet ist. Bei
einer Axialkolbenmaschine mit einer nur in einer Richtung verschwenkbaren
und demzufolge ständig einseitig mit dem Kolbendruck belasteten Hubscheibe
ist der Aufbau eines Druckfeldes über einen Zulaufkanal auf der unbelasteten
Seite nicht erforderlich; hier reicht das bei der Schwenkbewegung aus der
Umgebung mitgenommene Schleppöl zur Schmierung aus. Bei Axialkolbenmaschi
nen, deren Hubscheiben in beiden Richtungen ausschwenkbar ist, sind
zweckmäßigerweise beide Entlastungsrillen-Anordnungen über je wenigstens
einen Zulaufkanal mit der Fluidquelle verbunden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den verbleiben
den Unteransprüchen.
Nachstehend ist die Erfindung anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt einer teildargestellten Axialkolbenmaschine in
Schrägscheibenbauweise mit einer in einem Gleitlager um eine
Schwenkachse verschwenkbar gelagerter Schrägscheibe bei Betrachtung
in einer Richtung senkrecht zur Schwenkachse, wobei das Gleitlager
eine Entlastungsrillen-Anordnung gemäß einer ersten Ausgestaltung der
Erfindung aufweist,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 einen Axialschnitt einer teildargestellten Axialkolbenmaschine in
Schrägscheibenbauweise mit einer in einem Gleitlager um eine
Schwenkachse verschwenkbar gelagerter Schrägscheibe bei Betrachtung
in einer Richtung senkrecht zur Schwenkachse, wobei das Gleitlager
eine Entlastungsrillen-Anordnung gemäß einer zweiten Ausgestaltung
der Erfindung aufweist, und
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4.
Die in Fig. 1 dargestellte Axialkolbenmaschine ist als Schrägscheibenpumpe
mit verstellbarem Fördervolumen und zwei Stromrichtungen ausgeführt und
umfaßt in bekannter Weise als wesentliche Bauteile ein hohlzylindrisches
Gehäuse, das lediglich durch seine in Fig. 1 untere Stirnwand 1 angedeutet
und an seinem oberen Ende durch eine nicht gezeigte Anschlußplatte
verschlossen ist, eine Triebwelle 2, einen Steuerkörper 3, eine Zylinder
trommel 4 und eine Schrägscheibe 5.
Die Triebwelle 2 ragt durch eine Durchgangsbohrung 6 in der unteren
Stirnwand 1 in das Gehäuse hinein und ist mittels nicht gezeigter Lager in
dieser Durchgangsbohrung 6 sowie in einer Sackbohrung in der Anschlußplatte
drehbar gelagert. Die Triebwelle 2 durchsetzt im Inneren des Gehäuses eine
zentrale Durchgangsbohrung 7 in der Schrägscheibe 5 sowie zwei weitere
zentrale Durchgangsbohrungen im Steuerkörper 3 und in der Zylindertrommel 4.
Der Steuerkörper 3 ist an der Anschlußplatte befestigt und mit zwei
durchgehenden Öffnungen in Form von nierenförmigen Steuerschlitzen (nicht
gezeigt) versehen, die jeweils an einen nicht gezeigten Saug- bzw.
Druckstutzen der Schrägscheibenpumpe angeschlossen sind. Die der Anschluß
platte abgewandte und sphärisch ausgebildete Steuerfläche 8 des Steuerkör
pers 3 dient gleichzeitig als Lagerfläche für die Zylindertrommel 4.
Die Zylindertrommel 4 ist mittels einer Keilnut-Verbindung 9 drehfest mit
der Triebwelle 2 verbunden und weist allgemein axial verlaufende Zylinder
bohrungen 10 auf, die gleichmäßig auf einem zur Triebwellenachse koaxialen
Teilkreis angeordnet sind, an der der Gehäuse-Stirnwand 1 zugewandten
Zylindertrommel-Stirnseite direkt und an der dem Steuerkörper 3 zugewandten
radialen Zylindertrommel-Lagerfläche über Mündungskanäle 11 auf dem gleichen
Teilkreis wie die Steuerschlitze ausmünden. Innerhalb der Zylinderbohrungen
10 verschiebbar angeordnete Kolben 12 sind an ihren der Gehäuse-Stirnwand 1
zugewandten Enden mit Kugelköpfen 13 versehen, die in Gleitschuhen 14
gelagert sind und sich über diese an einer ringförmigen Gleitscheibe 15
abstützen, die von der Triebwelle 2 durchsetzt und an der Schrägscheibe 5
befestigt ist. Die Gleitschuhe 14 sind an ihren der Gleitscheibe 15
zugewandten Gleitflächen mit je einer Drucktasche 16 in Form einer
kreisförmigen Aussparung versehen, die über eine Durchgangsbohrung 17 im
Gleitschuh 14 an einen abgestuften axialen Durchgangskanal 18 im jeweiligen
Kolben 12 angeschlossen und auf diese Weise mit der Zylinderbohrung 10
verbunden ist. Jeder axiale Durchgangskanal 18 ist im Bereich des
zugeordneten Kugelkopfes 12 mit einer Drossel 19 ausgebildet. Ein mittels
der Keilnut-Verbindung 9 axial verschiebbar auf der Triebwelle 2 angeordne
ter und durch eine Feder 20 in Richtung Gehäuse-Stirnwand 1 beaufschlagter
Niederhalter 21 hält die Gleitschuhe 14 in Anlage an die Gleitscheibe 15.
Eine lediglich angedeutete Stelleinrichtung 22 greift an einen sich in
Richtung der Anschlußplatte erstreckenden Arm 23 der Schrägscheibe 5 an und
dient zum Verschwenken derselben um eine zur Triebwellenachse senkrechten
Schwenkachse 24. Die Schrägscheibe 5 ist als sog. Schwenkwiege mit
halbzylindrischem Querschnitt ausgebildet und mit zwei beidseits der
Triebwelle 2 parallel zueinander in Schwenkrichtung, also senkrecht zur
Schwenkachse 24, verlaufenden teilzylindrischen Lagerflächen 25 in zwei
gehäusefesten Gleitlagern 26 mit je einer entsprechend geformten Lagerfläche
27 schwenkbar gelagert. Jedes Gleitlager 26 ist als Lagerschale ausgebildet,
die einen Teil einer Hohlzylinder-Wandung darstellt, deren nach innen
gewölbte, innere Wandungsfläche die Lagerfläche 27 bildet. Die Gleitlager 26
sind an einer entsprechend geformten Innenfläche der Gehäuse-Stirnwand 1 mit
nicht näher dargestellten Befestigungsmitteln 28 befestigt. Der Abstand der
in Schwenkrichtung verlaufenden Längsmittelachsen 29 der Lagerflächen 25 und 27
ist gleich dem Durchmesser des Teilkreises der Drucktaschen 16.
Die Lagerflächen 25 und 27 sind als langgestreckte Rechtecke ausgebildet,
die gehäusefesten Lagerflächen 27 weisen an ihren parallelen, mit gleichem
Abstand von der Schwenkachse 24 beidseits derselben angeordneten Stirnseiten
je eine Stufe 30 auf. Durch diese Stufen 30 werden die gehäusefesten
Lagerflächen 27 in je zwei Teilbereiche unterschiedlicher Länge, gemessen in
Schwenkrichtung, aufgeteilt, deren kürzere Teilbereiche einander zugewandt
sind.
Je eine Entlastungsrillen-Anordnung in Form einer zickzackförmigen Entla
stungsrille 31.1 bestehend aus einzelnen Rillenabschnitten mit dem gleichen
Bezugszeichen 31.1 ist mit gleichmäßiger Verteilung in den gehäusefesten
Lagerflächen 27 ausgebildet und mündet mit je einem offenen Ende an der
betreffenden Stufe 30 aus. Die Rillenabschnitte 31.1 schneiden die jeweilige
Lagerflächen-Längsmittelachse 29 unter einem Winkel α und verlaufen bis in
die zur Längsmittelachse 29 parallelen Randbereiche der jeweiligen Lagerflä
che 27, ohne dort auszumünden. Die Entlastungsrille 31.1 weist den in Fig. 3
gezeigten, etwa halbkreisförmigen Querschnitt auf.
In jeder gehäusefesten Lagerfläche 27 ist im Schnittpunkt ihrer Längsmittel
achsen 29 mit einer gedachten, die Schwenkachse 24 senkrecht schneidenden
Geraden eine sich in die Gehäuse-Stirnwand 1 hineinerstreckende Ausnehmung
32 ausgebildet, an die ein Zulaufkanal 33.1 angeschlossen ist. Dieser
besteht aus einer in die Ausnehmung 32 einmündenden Sackbohrung 34 in der
Gehäuse-Stirnwand 1, in welche Sackbohrung 34 eine Zulaufdrossel 35.1 in
Form eines Verstelldrosselventils eingeschraubt ist, sowie aus einer
Zulaufleitung 36, die den Eingang der Zulaufdrossel 35.1 in nicht gezeigter
Weise mit dem Druckstutzen der Schrägscheibenpumpe verbindet. Jede Ausneh
mung 32 mündet in die zugeordnete Entlastungsrille 31.1 auf halber Länge
derselben ein.
Beim Betrieb der Schrägscheibenpumpe wird die Triebwelle 2 angetrieben und
damit die Zylindertrommel 4 mitsamt den Kolben 12 in Drehung versetzt. Wenn
durch Betätigung der Stelleinrichtung 22 die Schrägscheibe 5 in eine
Schrägstellung gegenüber der Zylindertrommel 4 verschwenkt worden ist, so
vollführen sämtliche Kolben 12 Hubbewegungen; bei Drehung der Zylindertrom
mel 4 um 360° durchläuft jeder Kolben 12 einen Saug- und einen Kompressions
hub, wobei entsprechende Druckmittelströme erzeugt werden, deren Zu- und
Abführung über die Mündungskanäle 11, die Steuernieren und den Druck- und
Saugstutzen erfolgen.
Dabei läuft während des Kompressionshubes jedes Kolbens 12 Drucköl von der
betreffenden Zylinderbohrung 10 über den axialen Durchgangskanal 18 und die
Durchgangsbohrung 17 im zugeordneten Gleitschuh 14 in dessen Drucktasche 16
und baut in prinzipiell gleicher Weise wie im noch zu beschreibenden Fall
der Schwenklagerung der Schrägscheibe 5 ein Druckfeld zwischen der
Gleitscheibe 15 und dem jeweiligen Gleitschuh 14 auf, das als hydrostati
sches Lager für letzteren dient.
Über den an den Druckstutzen der Schrägscheibenpumpe angeschlossenen
Zulaufkanal 33.1 läuft unter Hochdruck stehendes Drucköl in die beiden, in
den gehäusefesten Gleitlagern 26 ausgebildeten Ausnehmungen 32 und in die
jeweils angeschlossene Entlastungsrille 31.1, um sowohl über diese als auch
unter Anheben der Schrägscheibe 5 durch den dabei jeweils entstehenden Spalt
zwischen den jeweils einander zugeordneten Lagerfläche 25, 27 zu dem unter
Lecköldruck stehenden Gehäuse-Innenraum abzulaufen. Dabei baut sich zwischen
diesen Lagerflächen 25, 27 beidseits der Triebwelle 2 je ein Druckfeld auf,
das aufgrund des gegenüber dem Hochdruck um den Druckabfall in der
jeweiligen Zulaufdrossel 35.1 verminderten Zulaufdruckes in der betreffenden
Ausnehmung 32 und Entlastungsrille 31.1 ein hydrostatisches Lager darstellt,
dessen Tragkraft sich aus der Größe der jeweiligen Lagerfläche 27
einschließlich der Ausnehmung 32 und der Entlastungsrille 31.1, aus dem
Zulaufdruck und aus dem zulaufenden Druckölstrom bestimmt, der seinerseits
von der Spalthöhe abhängt, die so gewählt ist, daß bei normaler Belastung
durch den Kolbendruck kein metallischer Kontakt zwischen den Lagerflächen 25
und 27 auftritt. Wenn zu dieser Belastung eine Störkraft hinzukommt, dann
wird die Spalthöhe kleiner, der Druckölstrom und der Druckabfall an der
Zulaufdrossel 35.1 sinken, so daß der Druck in der Entlastungsrille 31.1
steigt und die erhöhte Belastung aufnehmen kann. Umgekehrt sinkt bei einer
Entlastung der Druck in der Entlastungsrille 31.1 mit steigender Spalthöhe.
Die auf diese Weise aufgebauten Druckfelder werden über den jeweiligen
Zulaufkanal 33.1 ständig mit unter Hochdruck stehendem Drucköl versorgt, so
daß keine Druckschwankungen und Strahlkavitationen infolge einer Strömungs
umkehr in den Zulaufkanälen 33.1 auftreten.
Jedoch können Druckschwankungen als Folge von unterschiedlichen Belastungen
eines von der Schrägscheibenpumpe angetriebenen Verbrauchers Spalthöhenände
rungen und damit Volumenstromänderungen des aus den Druckfeldern ablaufenden
Drucköls verursachen, die im Vergleich zum Stand der Technik um die
Ablaufkapazität der jeweiligen Entlastungsrille 31.1, d. h. den aus ihr
ablaufenden Volumenstrom, geringer sind. Diese geringeren Volumenstromän
derungen bewirken ihrerseits entsprechend geringere Änderungen der Druck
differenzen an den Zulaufdrosseln 35.1 und damit gegen Hochdruckschwankungen
wesentlich stabilere Druckfelder. Beispielsweise verursacht bei einem
plötzlichen Anstieg des Hochdrucks infolge höherer Belastung des Verbrau
chers die korrespondierende Zunahme der Spalthöhe einen um die erwähnte
Ablaufkapazität geringeren Anstieg der aus den Druckfeldern ablaufenden
Ölvolumenströme und damit der Druckdifferenzen an den Zulaufdrosseln 35.1.
Entsprechend geringer ist der Druckabfall in den Druckfeldern, wodurch ein
Zusammenbrechen derselben mit nachfolgendem überschießenden Druckaufbau bis
zum Abheben der Schrägscheibe 5 verhindert wird.
Die Schrägscheibenpumpe nach den Fig. 4 und 5 unterscheidet sich von
derjenigen nach den Fig. 1 bis 3 durch eine hydrostatische Lagerung der
Schrägscheibe 5, die bei ansonsten gleicher Konstruktion und unverändert
gedämpftem Ansprechverhalten auf Störkräfte in den gehäusefesten Lagerflä
chen 27 beidseits der Triebwelle 2 je eine mäanderförmig verlaufende
Entlastungsrille 31.2 aufweist, die an den beiden Stirnseiten im Bereich des
jeweils kürzeren Teilbereichs der Lagerfläche 27 ausmündet und im rechten
Winkel β zur Schwenkrichtung verlaufende Rillenabschnitte 31.2′ und diese
miteinander verbindende, parallel zur Schwenkrichtung verlaufende weitere
Rillenabschnitte 31.2′′ umfaßt und über je einen Zulaufkanal 33.2 mit dem in
den Zylinderbohrungen 10 unter Kolbendruck stehenden Drucköl in Fluidverbin
dung steht. Zu diesem Zweck verläuft jeder Zulaufkanal 33.2 durch die
Schrägscheibe 5 sowie die Gleitscheibe 15 und mündet einerseits an deren den
Gleitschuhen 14 zugewandten Gleitbahn auf dem Teilkreis der Drucktaschen 16
und andererseits in der Mitte der Schrägscheiben-Lagerfläche 25 aus. Eine
Zulaufdrossel 35.2 ist in jedem Zulaufkanal 33.2 im Übergangsbereich von der
Schrägscheibe 5 zur Gleitscheibe 15 ausgebildet.
Während des Betriebes der Schrägscheibenpumpe ist die Schrägscheibe 5 nur
auf der sog. Hochdruckseite belastet, d. h. auf derjenigen Seite der
Triebwelle 2, auf der die Kolben 12 ihren Kompressionshub vollführen. Ist
die Schrägscheibe 5 beispielsweise aus der in Fig. 5 gezeigten Nullstellung,
bei denen kein Kolbenhub stattfindet, nach oben verschwenkt, dann ist bei
Drehung der Zylindertrommel 4 im Uhrzeigersinn die linke Seite die
Hochdruckseite, die durch das Druckfeld hydrostatisch gelagert ist, welches
sich zwischen den links gelegenen Lagerflächen 25, 27 infolge der
Druckölversorgung aus den Zylinderbohrungen 10 aufbaut, in denen die Kolben
12 ihren Kompressionshub vollführen. Auf der in Fig. 5 rechts der Triebwelle
2 gelegenen sog. Niederdruckseite ist die Schrägscheibe 5 mangels ausrei
chender Druckölversorgung der dort befindlichen Lagerflächen 25, 27 aus den
Zylinderbohrungen 10, in denen die Kolben 12 ihren Saughub vollführen,
lediglich hydrostatisch entlastet, wobei das durch die Schwenkbewegung der
Schrägscheibe 5 mitgenommene und in der Entlastungsrille 31.2 gespeicherte
Schleppöl für eine ausreichende Schmierung der beiden Lagerflächen 25, 27
sorgt.
Ebenso wie im Fall der hydrostatischen Lagerung nach den Fig. 1 bis 3
bestimmt die Ablaufkapazität der mäanderförmigen Entlastungsrille 31.2 auf
der Hochdruckseite das Maß der Dämpfung, mit dem das hochdruckseitige
hydrostatische Lager nach den Fig. 4 und 5 auf Störkräfte anspricht. Der
über diese Entlastungsrille 31.2 erfolgende stete Ölablauf mit im wesentli
chen konstantem Druckgefälle zum Lecköl verhindert außerdem die im Stand der
Technik aufgrund der pulsierenden Druckfelder in den Drucktaschen 16 auftre
tende Strömungsumkehr im Zulaufkanal 31.2 und damit Strahlkavitationen an
den Gleitschuhen 14 und der Gleitscheibe 15.
Bei Schrägscheibenpumpen mit nur einer Stromrichtung, bei der also die
Schrägscheibe nur in einer Richtung verschwenkt werden kann, ist es nicht
unbedingt erforderlich, das der Niedruckseite zugeordnete Gleitlager 26 über
den jeweiligen Zulaufkanal 33.1 bzw. 33.2 an den Druckstutzen der
Schrägscheibenpumpe oder an deren Zylinderbohrungen 10 zwecks Druckölversor
gung anzuschließen. Dieses Gleitlager 26 wird beim Verschwenken der Schräg
scheibe 5 durch das dabei mitgenommene Schleppöl ausreichend benetzt, so daß
seine Schmierung sichergestellt ist.
Bei Verschleißerscheinungen der gehäusefesten Gleitlager 26 verringert sich
der Querschnitt der Entlastungsrillen 31.1 bzw. 31.2, wodurch sich deren
Drosselwirkung erhöht und dadurch eine Verschleißkompensation erreicht wird.
Bei einer Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise mit einem in einer
gehäusefesten Lagerfläche zwecks Veränderung des Verdrängungsvolumens
hydrostatisch gelagerten schwenkbaren Steuerkörper ist die Entlastungsril
len-Anordnung in dieser gehäusefesten und/oder der zugeordneten Steuerkör
per-Lagerfläche ausgebildet.
Claims (19)
1. Axialkolbenmaschine verstellbaren Verdrängungsvolumens mit einer drehba
ren Zylindertrommel (4), in der in im wesentlichen axialen Zylinderboh
rungen (10) hydraulisch beaufschlagbare Kolben (12) verschiebbar geführt
sind, und mit zwei, den Stirnseiten der Zylindertrommel zugeordneten und
die von den Kolben sowie der Zylindertrommel ausgeübten hydraulischen
Kräfte aufnehmenden Stützkörpern (3, 5), von denen einer (5) mit einer
teilzylindrischen Lagerfläche (25) in wenigstens einem gehäusefesten
Gleitlager (26) mit einer Lagerfläche (27) entsprechender Form schwenkbar
um eine zur Drehachse der Zylindertrommel senkrechte Schwenkachse (24)
zwecks Verstellung des Verdrängungsvolumens gelagert und mit Hilfe
wenigstens eines über zumindest einen Zulaufkanal (33.1; 33.2) mit einer
Fluidquelle in Fluidverbindung stehenden Druckfeldes hydrostatisch
zumindest entlastet ist, wobei in wenigstens einer (27) der beiden
Lagerflächen (25, 27) zumindest eine Vertiefung (31.1, 31.2, 32)
ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vertiefung aus einer sich zumindest teilweise im Druckfeld
erstreckenden Entlastungsrillen-Anordnung (31.1; 31.2) mit wenigstens
einer Entlastungsrille (31.1; 31.2) besteht, die unter Entlastung des
Druckfeldes durch gedrosselten Ablauf des Fluids aus der Lagerfläche (27)
ausmündet.
2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Entlastungsrillen-Anordnung (31.1; 31.2) mit im wesentlichen
gleichmäßiger Verteilung über die Lagerfläche (27) erstreckt.
3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Entlastungsrillen-Anordnung (31.1; 31.2) Rillenabschnitte (31.1;
31.2′) umfaßt, die im Winkel α; β) zur Schwenkrichtung des Stützkörpers
(5) verlaufen.
4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rillenabschnitte (31.1) eine Entlastungsrillen-Anordnung (31.1)
mit Zickzack-Verlauf bilden.
5. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rillenabschnitte (31.2′) in einem im wesentlichen rechten Winkel
(β) zur Schwenkrichtung des Stützkörpers (5) verlaufen und gemeinsam mit
weiteren, sie miteinander verbindenden Rillenabschnitten (31.2′′) mit
einem zur Schwenkrichtung im wesentlichen parallelen Verlauf eine
mäanderförmige Entlastungsrillen-Anordnung (31.2) bilden.
6. Axialkolbenmaschine nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Entlastungsrillen-Anordnung (31.1; 31.2) sich bis in die parallel
zur Schwenkrichtung des Stützkörpers (5) verlaufenden Randbereiche der
Lagerfläche (27) erstreckt.
7. Axialkolbenmaschine nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Entlastungsrille (31.1; 31.2) im Bereich der beidseits der
Schwenkachse (24) angeordneten Stirnseiten der Lagerfläche (27) mit je
einem offenen Ende ausmündet.
8. Axialkolbenmaschine nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Entlastungsrillen-Anordnung (31.1; 31.2) in der gehäusefesten
Lagerfläche (27) ausgebildet ist.
9. Axialkolbenmaschine nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vertiefung ferner eine Ausnehmung (32) umfaßt, über die die
Entlastungsrille (31.1; 31.2) mit dem Zulaufkanal (33.1; 33.2) in
Verbindung steht.
10. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausnehmung (32) in der gehäusefesten Lagerfläche (27) ausgebil
det ist.
11. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausnehmung (32) als Erweiterung der Ausmündung des Zulaufkanals
(33.1, 34) in der Lagerfläche (27) ausgebildet ist.
12. Axialkolbenmaschine nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zulaufkanal (33.1, 34; 33.2) in den mittleren Bereich der
Lagerfläche (27) einmündet.
13. Axialkolbenmaschine nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zulaufkanal (33.1; 33.2) eine Zulaufdrossel (35.1; 35.2)
aufweist.
14. Axialkolbenmaschine nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fluidquelle eine Druckquelle ist.
15. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckquelle der von der Axialkolbenmaschine ausgangsseitig
erzeugte Hochdruck ist.
16. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckquelle der in den Zylinderbohrungen (10) auf den Kolben
(12) lastende Fluiddruck ist.
17. Axialkolbenmaschine nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Axialkolbenmaschine eine Schrägscheibenmaschine ist, deren
Hubscheibe (5) als der verschwenkbare Stützkörper mit einer weiteren
Lagerfläche (25) in einem weiteren gehäusefesten Gleitlager (26) mit
einer weiteren Lagerfläche (27) schwenkbar gelagert ist, wobei in
wenigstens einer (27) der beiden weiteren Lagerflächen (25, 27) eine
weitere Entlastungsrillen-Anordnung (31.1; 31.2) ausgebildet ist, und
daß beide gehäusefeste Gleitlager (26) beidseits der Drehachse der
Zylindertrommel (4) angeordnet sind.
18. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die weitere Entlastungsrillen-Anordnung (31.1; 31.2) über wenigstens
einen weiteren Zulaufkanal (33.1; 33.2) mit der Fluidquelle in
Verbindung steht.
19. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 17 oder 18,
gekennzeichnet durch Gleitschuhe (14), die die Kolben (12) auf einer
Gleitbahn (15) der Hubscheibe (5) abstützen und zwecks hydrostatischer
Entlastung bzw. Lagerung Drucktaschen (16) in Form von Aussparungen
aufweisen, die an axiale Durchgangskanäle (18) in den Kolben (12)
angeschlossen sind, und daß jeder Zulaufkanal (33.2) durch die
Hubscheibe (5) hindurch bis zur Ausmündung in der Gleitbahn (15) auf dem
Teilkreis der Drucktaschen (16) verläuft.
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