DE809629C - Axialkolbenmaschine - Google Patents

Description

• Axialkolbenmaschine Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine mit umlaufender Zylindertrommel, deren Zylinderbohrungen um die Trommelumlaufachse herum angeordnet sind, und mit einem mit der Trommel umlaufenden und relativ zu dieser verschwenkbaren Triebflansch, an welchen die Kolben angelenkt sind.
• Diese Axialkolbenmaschinen können sowohl als Pumpen als auch als Motoren arbeiten und sind in der Zusammensetzung je einer Pumpe mit einem Motor als Flüssigkeitsgetriebe üblich.
• Die von dem Druckmittel ausgeübten Kräfte stützen sich einerseits auf dem Steuerspiegel, andererseits auf dem Triebflansch ab. Der Steuerspiegel läßt sich derart ausbilden, daß die von der Summe der Kolben ausgeübten Kräfte nur um ein Geringes größer sind als die Öldruckkräfte, die auf den nicht rotierenden Steuerspiegel wirken, so daß der mit der drehbaren Trommel verbundene Teil des Steuerspiegels mit nur geringem Druck auf dem nicht drehenden Teil aufliegt.
• Bei der Lagerung des Triebflansches ist dies bisher jedoch nur beschränkt möglich gewesen. Man kann zwar auch das Trieblager hydraulisch entlasten, jedoch ist eine nahezu völlige Entlastung nur beim Schwenkwinkel Null durchführbar, wenn also die Kraftrichtung der Entlastung entgegengesetzt gleich ist der Kraftrichtung der Kolben. Dann ist aber auch die Fördermenge Null. In jeder Arbeitsstellung tritt eine Seitenkraft auf, welche der Summe der Kolbendrücke multipliziert mit dem Sinus des Schwenkwinkels entspricht. Man hat wegen dieser Schwierigkeiten die Triebflanschkräfte meist durch zwei Wälglager, von denen das eine von den axialen Drücken, das andere von den Seitendrücken belastet wird, aufgenommen.
• Die Konstruktion wird dann kompliziert und teuer, und die Leistung des -Getriebes ist durch die relativ kleine Tragfähigkeit der Wälzlager begrenzt. Man hat zwar schon versucht, das Trieblager in einer kugeligen Lagerpfanne unterzubringen und diese gleichzeitig als Schwenklager zu benutzen, jedoch werden damit die genannten Schwierigkeiten nicht behoben.
• Gemäß der Erfindung soll nun der Triebflansch selbst als Halbkugel ausgebildet und in einer mit dem Steuerspiegel fest verbundenen Kugelschale gelagert werden. Diese Lagerschale bleibt in ihrer Lage zu den Kolben unbeeinflußt von der Größe des Schwenkwinkels und nimmt über die auf der Schmierschicht schwimmende Triebflanschhalbkugel die Kolbenkräfte in stets gleicher Weise auf.
• Die Triebflanschhalbkugel -kann nun während der Drehung um ihre Achse gleichzeitig in der Lagerschale beliebig verschwenkt werden' bzw. umgekehrt, wobei sich Schwenk- und Drehbewegungen überlagern. Infolgedessen tritt bei der Schwenkbewegung keine merkliche Reibung auf, und es sind nur kleine Kräfte nötig, um die Fördermenge zu verändern.
• Da die Lagerschale mit dem Steuerspiegel fest verbunden ist und die Oldruckkräfte auf beide in gleicher Größe wirksam sind, so ergeben sich ein sehr günstiger Kräfteausgleich und eine robuste und unempfindliche Bauweise.
• In der Lagerschale können nun in gleicher Weise wie im Steuerspiegel Entlastungsflächen angebracht werden, welche mit dem Ein- und Ausgangsöldruck des Steuerspiegels in Verbindung stehen.
• Die Größe dieser Flächen wird man so bemessen, daß auch hier nur geringe Anpreßkräfte zwischen Lagerschale und Triebflanschhalbkugel übrigbleiben, zu deren Aufnahme man zweckmäßig besondere Auflaufflächen vorsehen wird.
• In der Lagerschale muß ein Durchbruch für die verschwenkbare Welle des Triebflansches vorhanden sein. Die Entlastungsflächen können also nur seitlich von diesem schlitzförmigen Durchbruch angeordnet werden, so daß vom Öldruck aus noch eine seitliche Kraftkomponente auftritt. Erfindungsgemäß wird diese seitliche Kraft dazu benutzt, um der vom Halslager der Drehwelle herrührenden Querkraft sowie der in gleicher Richtung wirkenden Kraft, welche von der Zylindertrommel mittels ihrer Zentralführung auf den Triebflansch ausgeübt wird, das Gleichgewicht zu halten. Wenn der Durchbruch sehr groß ist, so daß es schwer wird, die Entlastungsfläche nahe genug an die Mitte heranzubringen, so kann auf der anderen Seite des Durchbruchs eine zweite, vom gleichen Öldruck beaufschlagte Fläche angeordnet werden, deren Querkomponente dann der Querkraft der Hauptentlastungsfläche entgegenwirkt.
• Die Zeichnung veranschaulicht in den Abb. i bis 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in stark schematisierter Darstellung.
• Mit i ist die Zylindertrommel einer Axialkolbenmaschine bezeichnet. Die Trommel besitzt auf einem gemeinsamen Teilkreis Zylinderbohrungen 2 für die Kolben 3, deren Kolbenstangen 4 an einem Triebflansch 5 aasgelenkt sind, und ist an ihrer Grundfläche kugelig ausgebildet, ebenso wie der Steuerspiegel 6, dessen Steuerschlitze über Kanäle 7 und 8 mit einem nicht weiter dargestellten Ölbehälter in Verbindung stehen. Der Triebflansch 5 ist gemäß der Erfindung als Halbkugel ausgebildet, in deren Begrenzungsebene g die Kolben aasgelenkt sind. Die Halbkugel ist in einer Kugelschale io beweglich drehbar gelagert, welche mit dem den Steuerspiegel 6 tragenden Bauteil zz fest verbunden ist. Die Kugelschale kann gleichzeitig um den halbkugeligen Triebflansch 5 verschwenkt werden bzw. umgekehrt, wodurch in bekannter Weise das Hubvolumen pro Umdrehung der Trommel veränderbar ist. Zu diesem Zweck besitzt die Kugelschale einen entsprechend bemessenen Durchbruch 13 für die Durchführung der Flanschwelle 14.
• Die Mitnahme zwischen Zylindertrommel und Triebflansch erfolgt ohne Vermittlung eines Kardangelenks dadurch, daß die Kolbenstangen an der Innenwandung der zugehörigen Kolben zur Anlage kommen. Um dabei eine überbestimmungsfreie Lagerung zu gewährleisten, ist die Zylindertrommel lediglich an ihrer Grundfläche geführt und ein Zentrierglied 12 vorgesehen. Zu beiden Seiten des Durchbruchs 13 für die Wellendurchführung sind in der Kugelkalotte fünf Entlastungsflächen 15, 16 ausgespart, die über Rohrleitungen 17, 18 mit der Ülzuflußseite 7 bzw. Ölabflußseite 8 hydraulisch verbunden sind. Die wirksame Fläche dieser Aussparungen ist so groß gewählt, daß die zur Drehachse der Trommel parallele Druckkraftkomponente der entsprechenden Komponente der am Steuerspiegel auftretenden Oldruckkräfte ganz oder teilweise das Gleichgewicht hält. Hierbei ist der Schwerpunkt jeder Entlastungsfläche so gelegt, daß die zur Trommelachse senkrechte Druckkömponente den von der Trommel i und vom Halslager i9 herrührenden Kraftkomponenten ganz oder teilweise das Gleichgewicht hält. Zur Aufnahme der nicht ausgeglichenen Restkräfte sind neben den Entlastungsflächen 15, 16 noch Auflaufflächen 20 vorgesehen.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Axialkolbenmaschine mit umlaufender Zylindertrommel, deren Zylinderbohrungen um die Trommelumlaufachse herum angeordnet sind, und mit einem mit der Trommel umlaufenden und relativ zu dieser verschwenkbaren Triebflansch, -an welchen die Kolben aasgelenkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Triebflansch als Halbkugel (5) ausgebildet ist, in deren Begrenzungsebene (g) die Kolbenstangen (4) aasgelenkt sind, und daß diese Halbkugel (5) in einer Kugelschale (io), welche mit dem Steuerspiegel (6) fest verbunden ist, beweglich drehbar gelagert ist.
2. 2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Steuer-Spiegel (6) fest verbundene Kugelschale (io) um den halbkugeligen Triebflansch (5) bzw. umgekehrt gleichzeitig verschwenkbar ist.
3. 3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kugelschale (io) zu beiden Seiten des Durchbruchs (13) für die Wellendurchführung (14) an sich bekannte Entlastungsflächen (15, 16) ausgespart sind, die mit der Zuflußseite (7) bzw. Abflußseite (8) der Maschine hydraulisch verbunden sind.
4. 4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Fläche der Aussparungen so bemessen ist, daß die zur Drehachse der Trommel parallele Druckkraftkomponente der entsprechenden Komponente der am Steuerspiegel auftretenden Oldruckkräfte ganz oder teilweise das Gleichgewicht hält.
5. 5. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt jeder Entlastungsfläche so gelegt ist, daß die zur Trommeldrehachse senkrechte Druckkomponente den von der Trommel und vom Halslager herrührenden Kraftkomponenten ganz oder teilweise das Gleichgewicht hält.
6. 6. Axialkolbenmaschine nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Entlastungsflächen (Z5, 16) Auflaufflächen (20) vorgesehen sind, welche die nicht ausgeglichenen Restkräfte aufnehmen.