EP0384974A1 - Hydrostatische Maschine - Google Patents

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EP0384974A1
EP0384974A1 EP19890123243 EP89123243A EP0384974A1 EP 0384974 A1 EP0384974 A1 EP 0384974A1 EP 19890123243 EP19890123243 EP 19890123243 EP 89123243 A EP89123243 A EP 89123243A EP 0384974 A1 EP0384974 A1 EP 0384974A1
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shaft
pistons
bores
machine
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Dieter Dipl.-Ing. Weigle
Dieter Dipl.-Ing. Fetting
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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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
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/10—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement the cylinders being movable, e.g. rotary
    • F04B1/107—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement the cylinders being movable, e.g. rotary with actuating or actuated elements at the outer ends of the cylinders
    • F04B1/1071—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement the cylinders being movable, e.g. rotary with actuating or actuated elements at the outer ends of the cylinders with rotary cylinder blocks

Definitions

  • the invention is based on a hydrostatic machine according to the preamble of the main claim.
  • the thrust force acting on the rotor is absorbed by the fact that this is acted upon by pressurized pistons which are mounted in bores arranged in the housing cover, i. H. the thrust must be absorbed by the housing cover.
  • This is not very cheap, since the housing cover must be made stronger so that the forces and especially the pistons increase. This makes the machine more expensive (DE-OS 27 48 455).
  • the hydrostatic machine according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the thrust is short-circuited via the shaft of the machine and transmitted to the housing, which is strength, noise and space favorable. Further advantageous embodiments of the invention result from the remaining claims.
  • the radial piston machine has a housing 10 which has a cylindrical interior 11 and is closed by a cover 12.
  • a cam ring 13 is mounted in the interior, on the curved inside of which 14 sliding shoes 15 of pistons 16 slide, which are arranged in radial bores 17 of a rotor 18.
  • the rotor is connected in one piece to a shaft 19 which is mounted in a through bore 20 of the housing 10 or 21 of the cover 12.
  • the shaft 19 is driven via a coupling device 22, specifically via a drive connection 23, which is mounted in a double roller bearing 24 arranged in the cover 12.
  • At least one slot 26 opens axially into each of the bores 17 receiving the pistons 16, which can be connected to two approximately kidney-shaped openings 28A, 29A by inlet and outlet channels 28, 29 formed in the housing 10.
  • four such cubs are provided. They consist of a metallic material with good sliding properties, e.g. B. brass.
  • springs 41 are also provided in the bore, which press on the cobs 39. These are from the high pressure side through suitable holes and channels, eg. B. channel 42, pressurized with high pressure. In this way, an axial force is exerted on the disk 32 and thus on the shaft 19 and the rotor 18, which counteracts the hydraulic force mentioned above. By measuring the cobs, this counterforce can be measured in such a way that a slight excess force is generated on the shaft in the direction of the cover 37.
  • both the radial piston machine and the thrust compensation are designed differently.
  • the overall structure has remained essentially the same, but now the rotor - designated by 50 - is a separate part on the shaft 51. It is connected to the shaft 51 in a rotationally fixed manner by means of a spline toothing.
  • the device for thrust compensation is now designated 52 and in turn has a disk 53, which is fixedly arranged on the shaft 51 between the rotor 50 and the cover 12. It is supported there on a shaft shoulder 54.
  • the fluid pressure prevailing in the machine in turn generates a thrust on the rotor 50, which is absorbed on the disk 53.
  • This force is transmitted via the shaft to the disk 57, which is supported on the housing via the disk 61.
  • the short-circuited force curve is again characterized by a thick solid line.
  • FIG. 3 differs from that of Figure 2 in that a flange sleeve 65 is now shrunk onto the shaft 50 with its extension 65A, which takes over the function of the disk 53 according to the embodiment of Figure 2.
  • the rotor 50 is not seated on the shaft 51 in a rotationally fixed manner, but is set in rotation by a bolt 66 which is fastened in the flange sleeve 60.
  • the power flow for the thrust compensation is again the same as in the previous embodiment.
  • FIG. 4 again largely corresponds to that according to FIG. 3, but with the difference that a slot 63 is now formed on the flange sleeve 65, in which an extension 64 engages on the rotor 150.
  • the fact that the sliding arrangement of the cobs 39 allows a readjustment is possible.
  • the possibility of expansion is restricted by the power line via the shaft and the housing (not via the cover). This has the advantage that the amount of material required for the pump to function safely can be reduced.

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Abstract

Die hydrostatische Maschine ist als Radialkolbenmaschine ausgebildet, deren Kolben (16) in radialen Bohrungen (17) eines Rotors (18) gleiten und sich über Gleitschuhe (15) an einem Hubring (13) abstützen. Die Bohrungen (17) sind seitlich beaufschlagt über Schlitze (26) im Rotor, die mit korrespondierenden Kanälen (28, 29) im Gehäuse (10) der Maschine verbunden sind (sogenannte seitenbeaufschlagte Radialkolbenmaschine). Der hierbei entstehende Axialschub auf den Rotor (18) bzw. die Welle (19) wird durch eine Einrichtung (31) aufgenommen welche aus einer fest auf der Welle (19) angeordneten Scheibe (32) besteht, an welcher Kölbchen (39) anliegen, die in Bohrungen (40) des Gehäuses angeordnet und vom Hochdruck beaufschlagt sind. Auf diese Weise erhält man einen kurzgeschlossen Schubausgleich vom Rotor über die Welle und die Scheibe (32) zurück zum Rotor. Durch diese Art des Schubausgleichs können die Abmessungen der Maschine verkleinert werden. Außerdem ergibt sich ein günstigeres Geräuschverhalten.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer hydrostatischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer derartigen bekannten hydro­statischen Maschine wird die auf den Rotor wirkende Schubkraft dadurch aufgenommen, daß auf diesen druckbeaufschlagte Kolben einwirken, welche in im Gehäusedeckel angeordneten Bohrungen gelagert sind, d. h. die Schubkraft muß vom Gehäusedeckel auf­genommen werden. Das ist nicht sehr günstig, da der Gehäusedeckel entsprechend stärker ausgebildet werden muß, um die Kräfte und vor allem die Kolben auf zunehmen. Dadurch verteuert sich die Maschine (DE-OS 27 48 455).
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße hydrostatische Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Schubkraft über die Welle der Maschine kurzgeschlossen und auf das Gehäuse übertragen wird, was festigkeitsmäßig, geräuschlich und räumlich günstiger ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.
    • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in den Figuren 1 bis 4 Längsschnitte durch Radialkolbenmaschinen.
    • Beschreibung der Erfindungsbeispiele
  • Die Radialkolbenmaschine weist ein Gehäuse 10 auf, das einen zylindrischen Innenraum 11 hat und durch einen Deckel 12 verschlossen ist. Im Innenraum ist ein Hubring 13 gelagert, an dessen gewölbter Innenseite 14 Gleitschuhe 15 von Kolben 16 gleiten, welche in radialen Bohrungen 17 eines Rotors 18 angeordnet sind. Der Rotor ist einstückig mit einer Welle 19 verbunden, welche in einer durchgehenden Bohrung 20 des Gehäuses 10 bzw. 21 des Deckels 12 gelagert ist. Die Welle 19 wird über eine Kupplungseinrichtung 22 angetrieben, und zwar über einen Antriebstutzen 23, welcher in einem im Deckel 12 angeordneten Doppelrollenlager 24 gelagert ist. In jede die Kolben 16 aufnehmenden Bohrungen 17 mündet axial mindestens ein Schlitz 26, welche mit zwei etwa nierenförmigen Mündungen 28A, 29A von im Gehäuse 10 ausgebildeten Einlaß- bzw. Auslaßkanälen 28, 29 in Verbindung bringbar sind. Der bisher beschriebene Aufbau der Radialkolbenmaschine ist bekannt und deshalb ebenfalls nur kurz beschrieben.
  • Durch das im Auslaßkanal 29 unter Hochdruck stehende Druckmittel wird über den Schlitz 26 ein Axialschub auf den Rotor 18 samt Welle 19 ausgeübt, und zwar in Richtung zum Antriebszapfen 23. Dieser Axialschub ist hoch und wird durch eine hydrostatische Einrichtung 31 zum Schubausgleich aufgenommen. Diese Einrichtung weist eine Scheibe 32 auf, welche über einen Stift 33 drehfest mit der Welle 19 verbunden ist und sich dort an eine Wellenschulter 34 anlegt. Sie wird festgespannt durch eine auf die Welle aufgeschraubte Mutter 35. Die dort im Gehäuse 10 vorhandene Öffnung 36 ist durch einen Deckel 37 verschlossen. An die dem Rotor 18 zugewandte Seite der Scheibe 32 legen sich mehrere Kölbchen 39 an, die abgedichtet in regelmäßig auf einem Kreisumfang verteilten Bohrungen 40 im Gehäuse 10 angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel sind vier solcher Kölbchen vorgesehen. Sie bestehen hier aus aus einem metallischen Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften, z. B. Messing. Zusätzlich sind in der Bohrung noch Federn 41 vorgesehen, welche auf die Kölbchen 39 drücken. Diese werden von der Hochdruckseite her über geeignete Bohrungen und Kanäle, z. B. Kanal 42, mit Hochdruck beaufschlagt. Auf diese Weise wird eine axiale Kraft auf die Scheibe 32 und damit auf die Welle 19 und den Rotor 18 ausgeübt, welche der weiter oben genannten hydraulischen Kraft entgegenwirkt. Durch Bemessung der Kölbchen kann diese Gegenkraft so bemessen werden, daß eine geringe Überschußkraft an der Welle in Richtung zum Deckel 37 hin entsteht. Dadurch wird der Spalt zwischen dem Rotor 18 und dem Gehäuse, welcher durch eine Metallscheibe 43 überbrückt ist, auf alle Fälle dicht gehalten. Der Kräfteverlauf (Kraftschluß) zwischen Rotor 18, Welle 19 und Einrich­tung 31 zum Schubausgleich ist durch eine stark ausgezogene Linie mit Pfeilen gekennzeichnet. Daraus ist zu erkennen, daß dieser Kraftausgleich kurzgeschlossen ist, was eine besonders zweckmäßige Konstruktion ergibt.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sind sowohl die Radialkolben­maschine wie auch der Schubausgleich anders gestaltet. Gleichge­blieben ist im wesentlichen der Gesamtaufbau, jedoch ist nunmehr der Rotor - bezeichnet mit 50 - ein separates Teil auf der Welle 51. Er ist über eine Vielkeilverzahnung mit der Welle 51 drehfest ver­bunden. Die Einrichtung zum Schubausgleich ist nun mit 52 bezeichnet und weist wiederum eine Scheibe 53 auf, welche fest auf der Welle 51 zwischen dem Rotor 50 und dem Deckel 12 angeordnet ist. Sie stützt sich dort an einer Wellenschulter 54 ab. An der der Scheibe 53 zugewandten Seite des Rotors 50 sind in diesem zylindrische Aus­ nehmungen 55 ausgebildet, in welchen Kölbchen 39 dicht angeordnet sind und sich mit ihren Böden an die Scheibe 53 unter Flüssigkeits­druck anlegen, welcher wiederum von der Hochdruckseite stammt. Da der Rotor 50 nur drehfest mit der Welle verbunden ist, ist eine zusätzliche Einrichtung notwendig, welche eine Scheibe 57 aufweist, die wiederum am Ende der Welle 51 drehfest und axial unverschiebbar befestigt ist, und zwar durch eine Mutter 58, welche die Scheibe gegen eine Wellenschulter 59 drückt. Zwischen der Scheibe 57 und einer ihr zugewandten Fläche 60 am Gehäuse befindet sich eine Gleit­scheibe 61, welche durch einen Stift 62 gegen Verdrehen gesichert ist. Es ist noch zu bemerken, daß die Welle 51 nunmehr unmittelbar angetrieben wird. Die Kölbchen 39 bestehen in diesem Fall aus Kunst­stoff, da sie nicht an der Scheibe 53 gleiten.
  • Der in der Maschine herrschende Flüssigkeitsdruck erzeugt wiederum eine Schubkraft am Rotor 50, die an der Scheibe 53 aufgenommen wird. Diese Kraft wird über die Welle weitergeleitet auf die Scheibe 57, die sich über die Scheibe 61 am Gehäuse abstützt. Der kurzge­schlossene Kraftverlauf ist wiederum durch eine dick ausgezogene Linie gekennzeichnet.
  • Das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 unterscheidet sich von dem­jenigen nach Figur 2 dadurch, daß nunmehr auf die Welle 50 mit ihrem Fortsatz 65A eine Flanschhülse 65 aufgeschrumpft ist, welche die Funktion der Scheibe 53 nach dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 übernimmt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sitzt der Rotor 50 nicht drehfest auf der Welle 51, sondern wird durch einen Bolzen 66 in Rotation versetzt, welcher in der Flanschhülse 60 befestigt ist. Der Kraftfluß für den Schubausgleich ist wiederum derselbe wie beim vorigen Ausführungsbeispiel.
  • Das Ausführungsbeispiel nach Figur 4 entspricht wiederum weitest­gehend demjenigen nach Figur 3, jedoch mit dem Unterschied, daß nunmehr an der Flanschhülse 65 ein Schlitz 63 ausgebildet ist, in welchen ein Fortsatz 64 am Rotor 150 eingreift.
  • Für alle Ausführungsbeispiele gilt, daß durch die verschiebliche Anordnung der Kölbchen 39 eine Nachstellmöglichkeit gegeben ist. Durch die Kraftleitung über die Welle und das Gehäuse (nicht über den Deckel) wird die Dehnungsmöglichkeit eingeschränkt. Das hat den Vorteil, daß der Materialeinsatz, der zu einer sicheren Funktion der Pumpe nötig ist, verringert werden kann. Außerdem entfällt eine Anregung durch den Lagerdeckel bei Druckschwankungen bei Kolben­wechsel, so daß sich ein günstigeres Geräuschverhalten ergibt.

Claims (7)

1. Hydrostatische Maschine mit einem auf einer Welle (19) drehfest angeordneten Rotor (18) mit in radial verlaufenden Bohrungen (17) angeordneten Kolben (16), die mit ihren aus den Bohrungen ragenden Enden - gegebenenfalls über Gleitschuhe (15) - an einer Hubkurve (14) gleiten, wobei die Bohrungen über Steuerschlitze (26) seitlich am Rotor mündenden Kanälen (28, 29) (Hochdruck/Niederdruck) zwecks Steuerung des Druckmittels in Verbindung stehen, sowie mit einer Einrichtung (31) zum Ausgleich des vom Druckmittel auf den Rotor ausgeübten Axialschubs, welche druckmittelbeaufschlagte Kolben (39) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (31) eine fest auf der Welle (19) angeordnete Scheibe (32) aufweist, an der die Kolben (39) anliegen, welche in Bohrungen (40) des Gehäuses (10) angeordnet sind, und daß Welle und Rotor einstückig ausgebildet sind.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die die Kolben aufnehmenden Bohrungen (40) in regelmäßigen, auf einem Kreis liegenden Abständen befinden.
3. Maschine nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben aus einem metallischen Werkstoff mit guten Gleiteigen­schaften bestehen.
4. Hydrostatische Maschine mit einem auf einer Welle (51) drehfest oder lose angeordneten Rotor (50) mit in radial verlaufenden Bohrungen (17) angeordneten Kolben (16), die mit ihren aus den Bohrungen ragenden Enden - gegebenenfalls über Gleitschuhe (15) - an einer Hubkurve (14) gleiten, wobei die Bohrungen über Steuerschlitze (26) mit seitlich am Rotor mündenden Kanälen (28, 29) zwecks Steuerung des Druckmittels in Verbindung stehen, sowie mit einer Einrichtung (52) zum Ausgleich des vom Druckmittel auf den Rotor ausgeübten Axialschubs, welche druckmittelbeaufschlagte Kolben (40A) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (52) eine fest auf der Welle (51) angeordnete erste Scheibe (53) aufweist, an der in Ausnehmungen (55) des Rotors (50) angeordnete, druckbeaufschlagte Kolben (39A) anliegen, daß auf der Welle (51) eine ein mechanisches Axiallager bildende zweite Scheibe (57) fest angeordnet ist, die sich an einer am Gehäuse der Maschine ebenfalls drehfest ange­ordneten Gleitscheibe (61) abstützt, und daß der Rotor ein separates Teil bildet (Figur 2).
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Kolben (39A) in Wirkverbindung stehende erste Scheibe (65) einen zylindrischen Fortsatz (65A) aufweist, mit dem sie auf die Welle (50) aufgeschrumpft ist (Figur 3).
6. Maschine nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Scheibe (65) zum Antrieb des verdrehbar auf der Welle sitzenden Rotors (150) dient (Figur 4).
7. Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeich­net, daß die druckmittelbeaufschlagten Kolben (39A) aus Kunststoff bestehen und in in regelmäßigen Abständen liegenden Ausnehmungen (55) an der Stirnseite des Rotors (50) angeordnet sind.
EP89123243A 1989-02-25 1989-12-15 Hydrostatische Maschine Expired - Lifetime EP0384974B1 (de)

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