DE69410740T2

DE69410740T2 - Nachführeinrichtung für eine Schrägscheibenlagerung

Info

Publication number: DE69410740T2
Application number: DE69410740T
Authority: DE
Inventors: Wayne E Fritz; Thomas A Watts
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1993-10-25
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 1999-02-04
Anticipated expiration: 2014-09-29
Also published as: EP0649974B1; EP0649974A1; US5390584A; JPH07167040A; DE69410740D1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Axialzylinder-Hydraulikeinrichtung und insbesondere auf einen Folgemechanismus zur Zeitsteuerung bzw. für das Timing des Lagerkäfigs eines Kugellagers, das eine schwenkbare Schrägscheibe solcher Einrichtungen trägt.

Stand der Technik

Axialkolben-Hydraulikeinheiten mit änderbarer Verdrängung bzw. Fördermenge verwenden eine schwenk- bzw. kippbare Schrägscheibe, um die Verdrängung bzw. Fördermenge von Kolben innerhalb eines rotierenden Zylinderblocks zu steuern. Eine typische Art schwenkbarer Schrägscheibe ist eine Schrägscheibe vom Wiegentyp, die an einem Ende des Gehäuses durch ein Paar bogenförmiger Lager mit Kugelelementen getragen wird. Jedes des Paars von Kugellagern ist mit einem Lagerkäfig versehen, welcher die individuellen Kugeln des Lagers anordnet. Kugellagergeometrien erfordern, daß die bogenförmige Versetzung des Lagerkäfigs direkt proportional ist zu der bogenförmigen Versetzung der Wiegenschrägscheibe, um eine ausschließliche Rollbewegung der Kugelelemente zu erhalten. Da die Kugellager ferner bogenförmig, aber nicht vollkommen kreisförmig sind, kann ein wiederholtes Kippen bzw. Verschwenken der Schrägscheibe dazu führen, daß die Kugelelemente zwischen dem Gehäuse und der Wiegenschrägscheibe in andere Positionen gleiten als die erwünschten optimalen Tragpositionen zum widerstehen des Axialschubs der Schrägscheibe.
Um zu gewährleisten, daß die bogenförmigen Kugellager nicht in eine ungünstige Position verrutschen, besitzen einige Axialkolben-Hydraulikeinheiten eine (Zeit-)Steuer- bzw. Synchronisier- oder Positionieranordnung in Form langgestreckter Stangen oder Verbindungen, die sich zwischen der Schrägscheibe und dem Gehäuse erstrecken und mit dem Käfig des Wiegenlagers verbunden sind.
Eines der Probleme, die mit dieser Art von Positioniermitteln auftreten, besteht darin, daß die Verbindungen entweder sich quer erstreckende Vorsprünge besitzen, die sich in entsprechende Bohrungen in der Schrägscheibe und im Gehäuse erstrecken, oder Öffnungen besitzen, die auf Schwenkstiften gleiten, die sich von der Schrägscheibe und dem Gehäuse aus quer erstrecken. In beiden Fällen werden die Verbindungen eingebaut, nachdem die Schrägscheibe eingebaut wurde, wodurch eine in der Seite des Gehäuses vorgesehene Zugangsöffnung notwendig wird. Die Öffnung muß dann durch eine entfernbare Abdeckung mit einer Art Dichtung zwischen Gehäuse und der Abdeckung abgedeckt werden. Das Vorsehen der Zugangsöffnung, der Abdeckung und der Dichtung verteuert die Einheit. Darüber hinaus sieht die Zugangsöffnung einen potentiellen Leckagepfad von dem Inneren des Gehäuses der Einheit vor.
Es wird auf FR-A-2 353 747 und DE-A-25 21 321 aufmerksam gemacht, die beide Axialkolben-Hydraulikeinheiten mit änderbarer Fördermenge bzw. Verdrängung offenbaren, wobei die Hydraulikeinheiten ein Gehäuse und eine Schrägscheibe zusammen mit einer Schwenkverbindung zwischen einer (Zeit-)Steuer- bzw. Synchronisierverbindung und einem Lagerkäfig besitzen.
Daher wäre es zweckmäßig, einen einfachen Folgemechanismus vorzusehen, bei dem die Steuer- bzw. Synchronisier verbindung mit dem Lagerkäfig verbunden werden kann und in dem Gehäuse voreingebaut werden kann, und der einen Blindzusammenbau in die Schrägscheibe gestattet. Dies würde die seitlichen Zugangsöffnungen in den Körper und die Abdeckungen dafür beseitigen und die Zahl möglicher Leckpfade vom Inneren des Gehäuses vermindern.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben genannten Probleme zu lösen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Axialkolben- Hydraulikeinheit mit änderbarer Verdrängung bzw. Fördermenge vorgesehen, wie sie in Anspruch 1 beschrieben ist. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt eine Axialkolben-Hydraulikeinrichtung ein Gehäuse, das mindestens eine konkave bogenförmige Oberfläche in dem Gehäuse definiert, eine Schrägscheibe, die in dem Gehäuse angeordnet ist und mindestens eine bogenförmige, konvexe Oberfläche besitzt, und ein bogenförmiges Kugellager, das zwischen der konvexen und der konkaven Oberfläche angeordnet ist und einen bogenförmigen Lagerkäfig besitzt. Die Einrichtung umfaßt auch eine langgestreckte, flexible, elastische (Zeit-) Steuer- bzw. Synchronisierverbindung mit ersten und zweiten entgegengesetzt liegenden Enden, einer Schwenkverbindung zwischen der Synchronisierverbindung und dem Lagerkäfig, eine erste Bohrung, die in dem Gehäuse benachbart zu der konkaven Oberfläche definiert ist und das erste Ende der Synchronisierverbindung gleitbar aufnimmt, wenn der Lagerkäfig in seine Zusammenbauposition gebracht wird, und eine zweite Bohrung, die in der Schrägscheibe definiert ist und gleitbar das zweite Ende der Synchronisierverbindung aufnimmt, wenn die Schrägscheibe in seine Zusammenbauposition gebracht wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Hydraulikeinheit unter Verwendung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht allgemein entlang der Linien 2-2 von Fig. 1; und
Fig. 3; 4 sind Ansichten eines alternativen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Beste Art der Ausführung der Erfindung

Ein Folgemechanismus 10 der vorliegenden Erfindung ist in einer Axialkolben-Hydraulikeinheit 11 mit änderbarer Fördermenge bzw. mit Verdrängung verwendet, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Hydraulikeinheit 11 kann entweder eine Pumpe oder ein Motor sein und besitzt eine drehbare Trommel 12 die an einer Welle 13 befestigt ist und die sich um eine Mittelachse herum dreht. Die Trommel 12 ist innerhalb eines Gehäuses 14 angeordnet und besitzt eine Vielzahl von Bohrungen 16 mit einer Vielzahl von darin angeordneten sich hin- und her bewegenden Kolben 17. Eine Wiegenschrägscheibe 19 ist innerhalb des Gehäuses 14 an einem Ende davon angeordnet und ist geeignet für eine Kipp- oder Schwenkbewegung, die durch einen Eingabemechanismus hervorgerufen werden kann, welcher durch einen He bel 21 repräsentiert ist. Die Schrägscheibe besitzt eine ebene Nockenoberfläche 22 mit der eine Vielzahl von Kolbengleiter 23 in Eingriff stehen, so daß die Kippbewegung der Schrägscheibe die axiale Versetzung bzw. Verdrängung der Kolben 17 steuert.
Die Wiegenschrägscheibe 19 ist in dem Gehäuse 14 durch ein Paar Kugellageranordnungen 24, 26 angeordnet, die zwischen einem Paar bogenförmiger konkaver Oberflächen 27, 28, welche in dem Gehäuse 14 vorgesehen sind, und einem Paar bogenförmiger, konvexer Oberflächen 29, 30 auf der Schrägscheibe angeordnet sind. Jede der Kugellageranordnungen umfaßt eine äußere Lauffläche 31, 32, die in den konkaven Oberflächen 27, 28 sitzt, eine Vielzahl von rollbaren Elementen, wie beispielsweise Kugeln 33 und einen Lagerkäfig 35, 36, um einen bogenförmigen Abstand zwischen den individuellen Kugeln 33 aufrechtzuerhalten. Alternativ dazu kann die äußere Lauffläche 31, 32 von den Rollenlageranordnungen weggelassen werden, wobei dann die Kugeln 33 direkt mit den konkaven Oberflächen 27, 28 des Gehäuses in Kontakt bzw. in Eingriff kommen. Die Schrägscheibe 19 ist mit einer Mittelöffnung 37 versehen, die den Durchlaß der Welle 13 durch die Mitte der Schrägscheibe gestattet.
Der Folgemechanismus 10 umfaßt ein Paar flexibler, elastischer (Zeit-) Steuer- bzw. Synchronisierverbindungen 41 mit entgegengesetzten Enden 42, 43 in Form von sphärischen Kugeln. Jede Synchronisierverbindung ist mit dem zugehörigen Lagerkäfig 35, 36 über eine Schwenkverbindung 44 verbunden. Die in diesem Ausführungsbeispiel gezeigte Schwenkverbindung umfaßt ein Schwenkloch 46, das in jeder der Verbindungen 41 definiert ist und einen Stift 47, der mit dem Lagerkäfig verbunden ist und sich von dem Lagerkäfig aus quer nach außen in das Schwenkloch 46 erstreckt. Alternativ dazu kann die Schwenkverbindung ein Schwenkloch in dem Lagerkäfig und einen mit der Verbindung verbundenen Stift umfassen, der sich in das Schwenkloch in dem Lagerkäfig erstreckt. Ein Paar von Bohrungen 48, 49 ist in dem Gehäuse 14 benachbart zu den konkaven Oberflächen 27 bzw. 28 definiert und nimmt gleitbar die Enden 43 der Verbindungen 41 auf. Ein Paar von Bohrungen 51, 52 sind in der Schrägscheibe 19 definiert und nehme gleitbar die Enden 42 der Verbindungen 41 auf. Die Bohrungen 51, 52 ist in der Schrägscheibe 19 definiert und nimmt gleitbar die Enden 42 der Verbindungen 41 auf. Die Bohrungen 48, 49 sind mit den Bohrungen 51, 52 axial ausgerichtet, wenn die Schrägscheibe 19 in der gezeigten Neutralposition ist. Die Bohrung 51 ist eine durchgehende Bohrung, die in einer Lasche 53 definiert ist, welche sich von der Schrägscheibe 19 nach außen erstreckt. Während die Bohrung 51 so gezeigt ist, daß sie einen konstanten Durchmesser besitzt, kann die Bohrung 51 alternativ dazu eine abgestufte Bohrung mit einem kleineren Durchmesser am oberen Ende sein. Jede der Bohrungen besitzt eine abgeschrägte bzw. gefaste Kante 54.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel der Verbindung 41 ist in Fig. 3 offenbart. In diesem Ausführungsbeispiel besitzt die Verbindung 41 die Form eines gebogenen Drahts, wobei das Schwenkloch 46 durch eine in den Draht gebogene 540-ºGrad-Schleife bzw. Windung 56 gebildet ist. Die ersten und zweiten Enden der Verbindung sind jeweils definiert durch eine im wesentlichen geschlossene Schleife 57 bzw. 58, die in dem Draht gebildet ist.
Die Verbindungen 41 können eine Materialzusammensetzung sein, die in eine Drahtlänge geformt ist, sie können aus einem nicht metallischen Material, wie beispielsweise verschiedenen Kunststoffen geformt sein, oder sie können aus einem pulverisierten Metall gepreßt werden.
Alternativ dazu kann die Schwenkverbindung 44 einen Stift umfassen, der sich quer in ein in dem Lagerkäfig ausgebildetes Schwenkloch erstreckt.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Bei der Verwendung werden Folgemechanismen 10 in der folgenden Weise in die Hydraulikeinheit 11 eingebaut. Die Verbindungen 41 werden anfangs mit den Lagerkäfigen 55, 56 verbunden, in dem das Schwenkloch 46 auf die Stifte 47 der Lagerkäfige 35, 36 geschoben wird. Die zusammengebauten Verbindungen, Käfige und Kugeln werden dann auf die äußeren Laufflächen 31, 32 gesetzt, die vorher in dem Gehäuse 14 angeordnet und befestigt wurden. Während dieses Prozesses werden die Enden 43 der Verbindungen 41 in die Bohrungen 48, 49 geführt, wobei die Verbindungen durch den Käfig getragen werden, sobald die Kugeln 33 mit den Laufflächen 31, 32 in Kontakt bzw. in Eingriff kommen. Die Reibung der Kugeln 33 in den Lagerkäfigen 35, 36 ist ausweichend, um eine ausreichende Positionierung bzw. Anordnung während des darauffolgenden Zusammenbaus der Schrägscheibe 19 beizubehalten. Die Schrägscheibe 19 wird dann in das Gehäuse abgesenkt, wobei die Schrägscheibe auch einem äquivalent zu ihrer zentrierten oder neutralen Betriebsposition gehalten wird, bei der die Bohrungen 48 und 51, und 49 und 52 im wesentlichen axial ausgerichtet sind. Während des Zusammenbaus der Schrägscheibe führen die abgeschrägten bzw. gefasten Kanten 54 die Enden 42 in die Bohrungen 51, 52. Eine anfängliche Ausrichtung zwischen der Bohrung 51 und dem zugehörigen bzw. assoziierten Stift kann visuell durchgeführt werden, während die Ausrichtung zwischen der Bohrung 52 und dem Ende 42 der zugehörigen bzw. assoziierten Verbindung blind durchgeführt wird.
Während des Betriebs der vollständig zusammengebauten Hydraulikeinheit wird die Schrägscheibe 19 auf den Kugellageranordnungen 24, 26 in der üblichen Weise gekippt oder geschwenkt. Die Schwenkbewegung der Schrägscheibe bewirkt, daß die Bohrungen 51, 52 in der Schrägscheibe 19 relativ zu den Bohrungen 48, 49 in dem Gehäuse 14 winklig versetzt werden, so daß die Enden 42 der Verbindung 41 sich relativ zu den Enden 43 winklig bewegen. Die Schwenkverbindung 44 ihrerseits bewegt die Lagerkäfige 35, 36 um eine angemessene Strecke, um die ordnungsgemäße (Zeit-)Steuerung bzw. Synchronisierung bzw. Ausrichtung der Lagerkäfige beizubehalten. Während einer derartigen Bewegung gleiten die Enden 42 und 43 in den zugehörigen Bohrungen, so daß die effektive Länge zwischen den Enden und den Schwenklöchern der Verbindungen konstant bleibt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die sich von den Lagerkäfigen aus erstreckenden Stifte 47 radial von der Mitte der Käfige versetzt, und die effektive Länge zwischen den Enden 42 und den Schwenklöchern 46 wird geringfügig größer gemacht als die effektive Länge zwischen den Enden 43 und den Schwenklöchern 46, um die versetzte Lage der Schwenkstifte 47 zu kompensieren bzw. zu berücksichtigen.
Daher ist es offenbar, daß die Struktur der vorliegenden Erfindung einen Folgemechanismus vorsieht zum Halten einer Beziehung zwischen einem Lagerkäfig einer Kugellageranordnung und einer durch die Kugellageranordnung getragenen Schrägscheibe, wobei der Folgemechanismus einen einfachen Aufbau besitzt, einer linden Zusammenbau in die Schrägscheibe gestattet während des Einbaus der Schrägscheibe in das Pumpengehäuse, und den Bedarf für seitliche Zugangslöcher in dem Gehäuse, die Abdeckungen dafür und die potentiellen Leckpfade beseitigt. Das obige wird erreicht durch Vorsehen einer (Zeit-) Steuer- bzw. Synchronisierverbindung, die in schwenkbarerweise mit dem Lagerkäfig verbunden ist und deren entgegengesetzte Enden gleitbar in einer Bohrung in dem Gehäuse und einer Bohrung in der Schrägscheibe aufgenommen sind. Der blinde Zusammenbau wird erleichtert, in dem die Enden der Verbindungen kugelförmig bzw. sphärisch sind und in dem die Bohrungen während des Einbaus der Schrägscheibe normalerweise axial ausgerichtet sind.

Claims

1. Axialkolben-Hydraulikeinheit (11) mit änderbarer Verdrängung bzw. Fördermenge, wobei die Einheit folgendes aufweist:

ein Gehäuse (14), das mindestens eine konkave, bogenförmige Oberfläche (27, 28) definiert, eine in dem Gehäuse (14) angeordnete Schrägscheibe (19) mit mindestens einer bogenförmigen, konvexen Oberfläche (29, 30) und eine bogenförmige Kugellageranordnung (24, 26), die zwischen der konvexen und der konkaven Oberfläche angeordnet ist und einen bogenförmigen Lagerkäfig (35, 36) besitzt, wobei die Hydraulikeinheit (11) ferner folgendes aufweist

eine flexible, elastische (Zeit-) Steuer- bzw. Synchronisierverbindung (41) mit ersten und zweiten Enden (42, 43);

eine Schwenkverbindung (44) zwischen der Synchronisierverbindung (41) und dem Lagerkäfig (35, 36);

eine erste Bohrung (48, 49), die in dem Gehäuse (14) benachbart zu der konkaven Oberfläche (27, 28) definiert ist und das erste Ende (42) der Verbindung (41) in gleitbarer Weise aufnimmt, wenn der Lagerkäfig in seine Zusammenbauposition gebracht wird; und

eine zweite Bohrung (51, 52), die in der Schrägscheibe (19) definiert ist und das zweite Ende (43) der Verbindung (41) in gleitbarer Weise aufnimmt, wenn die Schrägscheibe in seine Zusammenbauposition gebracht wird.

2. Hydraulikeinheit (11) gemäß Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Bohrungen (48, 51; 49, 52) in minde stens einer Betriebsposition der Schrägscheibe (19) im wesentlichen axial ausgerichtet sind.

3. Hydraulikeinheit (11) gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Bohrung (51) eine durchgehende Bohrung ist.

4. Hydraulikeinheit (11) gemäß Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Bohrungen (48, 49, 51, 52) jeweils mindestens eine abgeschrägte bzw. gefaste Kante (54) besitzen.

5. Hydraulikeinheit (11) gemäß Anspruch 1, wobei die Schwenkverbindung (44) ein in der Verbindung (41) definiertes Schwenkloch (46) und einen Stift (47) umfaßt, welcher mit dem Lagerkäfig (35, 36) verbunden ist und sich von dem Lagerkäfig (35, 36) aus nach außen in das Schwenkloch (46) erstreckt.

6. Hydraulikeinheit (11) gemäß Anspruch 5, wobei die ersten und zweiten Enden (42, 43) der Verbindung (41) eine kugelförmige Gestalt besitzen.

7. Hydraulikeinheit (11) gemäß Anspruch 5, wobei die Verbindung (41) in Form eines gebogenen Drahts vorliegt, wobei das Schwenkloch (46) durch eine in den Draht gebogene 540-Grad-Schleife oder -Windung (56) gebildet wird.

8. Hydraulikeinheit (11) gemäß Anspruch 7, wobei jedes der ersten und zweiten Enden (42, 43) der Verbindung (41) durch eine in dem Draht ausgebildete Schleife (57, 58) definiert ist.

9. Hydraulikeinheit (11) gemäß Anspruch 1, wobei die Hydraulikeinheit (11) eine Lasche (53) umfaßt, die mit der Schrägscheibe (19) verbunden ist und sich von der Schrägscheibe (19) aus quer nach außen erstreckt, wobei die zweite Bohrung (51) in der Lasche (53) definiert ist.

10. Hydraulikeinheit (11) gemäß Anspruch 1, wobei die Schrägscheibe (19) einen Steuerhebel (21) umfaßt, der mit dieser verbunden ist, wobei die zweite Bohrung (52) in dem Steuerhebel (21) definiert ist.