WO1991006760A1

WO1991006760A1 - Axialkolbenmaschine in schrägachsenbauweise

Info

Publication number: WO1991006760A1
Application number: PCT/EP1990/001825
Authority: WO
Inventors: Richard Heindl; Hans +Di Marschall
Original assignee: Xaver Fendt & Co.; Marschall, Martina +Hf
Priority date: 1989-11-04
Filing date: 1990-10-31
Publication date: 1991-05-16
Also published as: DE3936812A1

Abstract

Bei Axialkolbenmaschinen in Schrägachsenbauweise sind eine Triebwelle und eine Zylindertrommel zur Erzielung einer möglichst gleichförmigen Drehgeschwindigkeit über eine Synchronisierungswelle mit endseitigen Gleichlaufgelenken trieblich miteinander verbunden. Eine notwendige axiale Festlegung der Synchronisierungswelle erfolgt über synchronisierungswellenfeste Kugelflächen, die unter Vorspannung an triebwellenfeste bzw. zylindertrommelfeste Planflächen anliegen. Infolge einer schlagenden Bewegung, die der Synchronisierungswelle während des Betriebes von den Gleichlaufgelenken mitgeteilt wird, und eines sich davon ableitenden sog. Hämmerns kommt es bei bekannten Maschinen zu einem hohen Veschleiß an diesen Abstützstellen. Um diesen Verschleiß zumindest wesentlich zu verringern, sind zur Übertragung der Vorspannkraft Kugelkalotten (18, 21) vorgesehen, die mit planebenen Endflächen an den eben ausgebildeten Stirnflächen der Synchronisierungswelle (17) radial gleitbar anliegen, und deren Kugelflächen in Kugelpfannen zweier zur Triebwelle (4) bzw. Zylindertrommel (5) konzentrisch gehaltener Druckstücke (19, 20) gelagert sind.

Description

Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise, bei der eine im Maschinengehäuse crehbar gelagerte Triebwelle und eine an einem Schwenkgehäuse drehbar gelagerte Zylindertrommel über eine Synchronisierungswelle mit endseitigen Gleichlaufgelenken (Vripodegelenk) trieblich miteinander verbunden sind, und d:.e Synchronisierungswelle in allen Schwenkstellungen des Si'hwenkgehäuses durch eine axiale Vorspannkraft, die über zwei an den Enden der Synchronisierungswelle vorgesehene K rper mit sphärischer Oberfläche wirkt, in einer definierten Axialstellung gehalten ist.

Bei derartigen Maschinen ist einer der Endbereiche der Synchronisierungswelle an einem festen Anschlag beispielsweise der Zylindertrommel axial abgestützt, während der andere Endbereich axial verschiebbar in der Triebwelle ge .agert ist und unter der axialen Kraft eines vorgespannten Anschlages steht.Auf diese Weise ist die Synchronisierungswelle in allen Schwenkstellungen des Schwenkgehäuses in einer definierten, ihre übrige Bewegungsfreiheit jedoch nicht einschränkenden Stellung gehalten und davor bewahrt, unkontrollierte Axialbewegungen auszuführen, mit denen ein erhöhter Verschleiß der Gleichlaufgelenke einhergeht. Hierzu ist bei einer bekannten Axialkolbenmaschine (Prospekt VMV 5 05/88.368100 der Firma SAUER & SUNDSTRAND, Neumünster, Axialkolben-Verstellmotoren) an beiden Enden der Synchronisierungswelle in einer axialen Sackbohrung eine Kugel eingesetzt, deren aus der Stirnwand herausragende Kalotte an einem federbelasteten Bolzen mit ebener Kontaktfläche anliegt. Einer der Bolzen ist gegen Federkraft verschiebbar in einer axialen Bohrung der Zylindertrommel und der andere ebenfalls federbelastete Bolzen in einer axialen Bohrung der Triebwelle geführt, so daß die Synchronisierungswelle zwischen den beiden Bolzen elastisch gefangen ist. Während des Betriebes einer solchen Axialkolbenmaschine führt die Synchronisierungswell« eine exzentrische Drehbewegung aus, die sich zusammensetzt aus der Drehbewegung um ihre Drehachse und einer von den Tripodegelenken verursachte Querbewegung. In Abhängigkeit von dem sich mit zunehmender Auslenkung des Schwenkgehäuses und damit der Zylindertrommel vergrößernden Winkel, den die Richtung der Querbewegung mit den Stirnflächen der Anlagebolzen einschließt, sind jedoch die federbelasteten Anlagebolzen in dem Bestreben, mit den Kugeln der Synchronisierungswelle einen ständigen Kraftschluß aufrechtzuerhalten, gezwungen, eine oszillierende Bewegung ausführen, deren Freguenz mit der Arbeitsdrehzahl der Axialkolbenmaschine übereinstimmt. Zusammen mit der von den federbelastenden Anlagebolzen ausgehenden Normalkraft stellt sich durch dieses sog. Hämmern eine hohe Beanspruchung der Kontaktstellen der Kugeln mit den Bolzen ein, die zu starkem Verschleiß führt. Für eine hohe Ausfallsicherheit der Axialkolbenmaschine wichtig ist nicht nur die Art und Weise der axialen Festlegung der Synchronisierungswelle, sondern auch eine zuverlässige Schmierung dieses kritischen, zentral gelegenen Bereiches. Gewöhnlich werden diese und andere schwer zugängliche Schmierstellen, wie z.B. die Wälzlager für die Triebwelle und die Zylindertrommel, dadurch mit Schmieröl versorgt, daß das gesamte Maschinengehäuse vollständig mit Arbeitsflüssigkeit aufgefüllt wird. Dieser Vorgehensweise haftet jedoch der Nachteil an, daß die Axialkolbenmaschine erhebliche Pansch^erluste durch die in der Arbeitsflüssigkeit rotierenden Bauteile erleidet, wodurch die Leistung der Maschine herabgesetzt wird. Es sind auch Schmiersysteme bekannt, bei denen jede Schmierstelle von einer gesonderten Düse mit Schmieröl bespritzt wird. Mit einer solchen Schmierung können zwar die Panschverluste niedrig gehalten werden, da es nicht erforderlich ist, das Maschinengehäuse vollständig mit Öl zu füllen, es ist damit aber trotz eines erheblichen Bauaufwandes keine zuverlässige Schmierung unter allen Betriebsbedingungen erzielbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Axialkolbenmaschine der eingangs beschriebenen Bauart eine elastische Zentrierung der Synchronisierungswelle in Längsrichtung aufzuzeigen, die verschleißunempfindlich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß zur Übertragung der Vorspannkraft Kugelkalotten vorgesehen sind, die mit planebenen Endflächen an den eben ausgebildeten Stirnflächen der Synchronisierungswelle radial gleitbar anliegen, und deren Kugelflächen in Kugelpfannen zweier zur Triebwelle bzw. Zylindertrommel konzentrisch gehaltener Druckstücke gelagert sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Stellen, an denen die Vorspannkraft zwischen den Druckstücken und der Synchronisierungswelle übertragen wird, ist es gelungen, das für den hohen Verschleiß in erster Linie verantwortliche sog. Hämmern vollständig zu unterbinden. Erzielt wird dieses Ergebnis dadurch, daß unabhängig von der Schwenkstellung des Schwenkgehäuses und somit der relativen Lage der Synchronisierungswelle zur Zylindertrommel bzw. Triebwelle die Endflächen der Kugelkalotten immer parallel zu den zugehörigen Stirnflächen der Synchronisierungswelle verbleiben. Außerdem wird die Beanspruchung der Kontaktstellen zwischen der Synchronisierungswelle und den sie haltenden Kugelkalotten dadurch weiter vermindert, daß nunmehr keine hohe Punktlast vorhanden ist, sondern die Vorspannkraft von einer flächigen Anlage aufgenommen wird.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen beschrieben. Während durch die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 ein einfacher Aufbau bzw. eine problemlose Montage der betr. Bauteile ermöglicht wird, stellt der Anspruch 4 eine einfache und sichere Lösung für eine verlustarme Schmierung nicht nur der in den vorhergehenden Ansprüchen behandelten, sondern auch aller übrigen Bauteile der Axialkolbenmaschine zur Verfügung. Diese Losung basiert darauf, daß durch die Erfindung erstmals ein den freien Raum zwischen der Triebwelle und der Zylindertrommel überbrückender Schmierölkanal realisierbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig.l und Fig.2 sich einander ergänzende Teile der Schnittansicht einer Axialkolbenmaschine.

Die erfindungsge äße Axialkolbenmaschine besitzt ein aus den Gehäuseteilen la,lb bestehendes Gehäuse 1, wobei in dem Gehauseteil la über Wälzlager 2,3 eine Triebwelle 4 drehbar gelagert ist, die je nach dem, ob die Axialkolbenmaschine als Pumpe oder Hydraulikmotor betrieben wird, als Antriebs- oder Abtriebswelle fungiert. In dem im Innern des Gehäuses 1 befindlichen Endbereich ist die Triebwelle 4 mit einem Triebflansch 4a versehen, der mehrere gleichmäßig über den Umfang eines Teilkreises verteilte Kugelpfannen 4b aufweist.

Mit geringem Abstand von dem Triebflansch 4a befindet sich diesem unmittelbar gegenüber eine Zylindertrommel 5, die mittels zweier Wälzlager 6,7 drehbar auf einem fest in einem^' Schwenkgehäuse 8 eingesetzten Achsbolzen 9 gelagert ist. Die Wälzlager 6,7 sind auf dem Achsbolzen 9 durch Sicherungsringe in beiden Richtungen, gegenüber der Zylindertrommel 5 dagegen nur in Richtung von der Triebwelle 4 weg axial festgelegt. Parallel zur Achse der Zylindertrommel 5 befinden sich auf einem Teilkreis, der annähernd so groß ist wie der, auf dem die Kugelpfannen 4b im Triebflansch 4a untergebracht sind, eine der Anzahl der Kugelpfannen 4b entsprechende Anzahl von Zylinderbohrungen 5a. In den Zylinderbohrungen 5a sind Kolben 10 verschiebbar, welche mit zugehörigen Kolbenstangen 10a eine Einheit darstellen. Die den Kolben 10 abgewandten Endbereiche der Kolbenstangen 10a sind mit Kugelköpfen 10b versehen, die sich in den Kugelpfannen 4b abstützen.

Das Schwenkgehäuse 8 besitzt zwei im Gehäuse 1 gelagerte Schwenkzapfen 8a,8b, deren in einer die Mittelpunkte der Kugelpfannen 4b enthaltende Ebene liegende Schwenkac_.se die Achse der Triebwelle 4 senkrecht schneidet. Das Schwenkgehäuse 8 ist kurbelwellenähnlich abgekröpft und besitzt im Abstand zu seiner Schwenkachse eine achsparallele Anlagefläche, an der sich die Zylindertrommel 5 über zwei Scheiben 11,12 abstützt. Die erstgenannte Scheibe 11 ist über Bolzen 13 verdrehsicher mit der Zylindertrommel 5 verbunden und weist eine Anzahl Längsbohrungen auf, von denen jede einen Zugang zu einem Druckraum 5a darstellt. Die zweitgenannte Scheibe 12 ist über Bolzen 14 verdrehsicher mit dem Schwenkgehäuse 8 verbunden und weist zwei diametral gegenüberliegende nierenformige Durchbrüche 12a auf, durch die die Druckräume vor den Kolben 10 mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt oder entleert werden können. Heran- bzw. abgeführt wird die Arbeitsflüssigkeit über Kanäle 8c,8d, die im Innern des Schwenkgehauses 8 verlaufen und am Schwenkzapfen 8a münden. Am Schwenkzapfen 8a greift ferner ein nicht gezeigter Mechanismus an, mit dem das Schwenkgehäuse 8 ausgehend von der gezeigten, mittleren Stellung nach beiden Seiten um etwa 40 Grad verschwenkt werden kann.

Da im Arbeitseinsatz der Axialkolbenmaschine die Triebwelle 4 und die Zylindertrommel 5 mit der gleichen Drehzahl und möglichst gleichförmig umlaufen müssen, stehen beide Teile über eine Synchronisierungswelle 17 in Verbindung. Die Synchronisierungswelle 17 weist an ihren beiden Enden je ein sog. Tripodegelenk auf, das drei um 120 Grad versetzte Zapfen 17a aufweist, deren Achsen radial von der Synchronisierungswelle 17 abstehen. Auf den Zapfen 17a sind Rollen 17b gelagert, welche in Längsnuten 4c,5b der Triebwelle 4 bzw. der Zylindertrommel 5 drehmomentübertra¬ gend eingreifen. Zur Vermeidung von unkontrollierten Axialbewegungen der Synchronisierungswelle 17 ist diese an der Zylindertrommel 5 festgelegt. Hierzu ist ihre betreffende Stirnseite über eine ausreichend große Fläche planeben. In diesem planebenen Bereich liegt die ebenfalls planebene, kleinere Endfläche einer Kugelkalotte 18 an, deren kugelförmige Oberfläche in einer Kugelpfanne eines fest in einer axialen Bohrung der Zylindertrommel 5 eingesetzten Druckstückeε 19 gehalten ist.

Während die beschriebene Anordnung einen festen Anschlag für die Synchronisierungswelle 17 darstellt, ist auf deren anderen Seite in einer axialen Bohrung der Triebwelle 4 ein weiteres Druckstück 20 längsverschiebbar eingesetzt, das in seinem der Synchronisierungswelle 17 zugewandten Εndbereich eine Kugelpfanne aufweist. In dieser ist ebenfalls eine Kugelkalotte 21 mit ihrer kugeligen Oberfläche radial gehalten, welche mit einer ebenen Endfläche an der plane^'ben ausgebildeten anderen Stirnfläche der Synchronisierungswelle 17 anliegt. In einer Längsbohrung 20a des Druckstückes 20 ist eine vorgespannte Druckfeder 22 eingesetzt, die sich an der Triebwelle 4 abstützt und mittels der eine ständige Axialkraft auf die Synchronisierungswelle 17 übertragen wird, um so einen ständigen Kontakt mit der Kugelkalotte 18 sicherzustellen.

Wenn bei laufender Axialkolbenmaschine die Zylindertrommel 5 durch Verschwenken des Schwenkgehauses 8 aus ihrer gezeigten Strecklage mit der Triebwelle 4 herausgeschwenkt wird, so stellen sich auf beiden Seiten der Synchronisierungswelle 17 die dort fest anliegenden Kugelkalotten 18,21 entsprechend der jeweiligen Relativlage der Synchronisierungswelle 17 zu der Triebwelle 4 bzw. der Zylindertrommel 5 selbsttätig ein. Auf diese Weise kann die Synchronisierungswelle 17 eine ihr von den Tripodegelenken aufgezwungene schlagende Bewegung ausführen, ohne daß dadurch axiale Kräfte auf die Kugelkalotten 18,21 einwirken. Vielmehr werden die Radialbewegungen der Synchronisierungswelle 17 durch relatives Gleiten ihrer Stirnflächen gegenüber den Kugelkalotten 18,21 aufgenommen.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind die Synchronisierungswelle 17, die Kugelkalotten 18,21 und die Druckstücke 19,20 mit einer axialen Bohrung versehen. Diese Bohrungen bilden ein Teilstück einer den freien Raum zwischen der Triebwelle 4 und der Zylindertrommel 5 überwindenden Versorgungsleitung, über die es möglich ist, mittels eines einzigen Schmierkreises sämtliche Schmierstellen der Maschine gezielt mit Schmieröl zu versorgen. Hierzu wird von einer Pumpe aus einem externen Sammelbehälter Schmieröl durch einen weiteren Kanal 8e im Schwenkgehäuse 8, Bohrungen im Achsbolzen 9 sowie die hohle Zylindertrommel 5 herangeführt und über eine Längsbohrung 4d sowie Querbohrungen 4e in der Triebwelle 4 zu den Wälzlagern 2,3 weitergeleitet. Auf dem Wege dahin werden bereits die Wälzlager 6,7 der Zylindertrommel 5, die bewegten Teile der Längsabstützung der Synchronisierungswelle 17 sowie die Tripodegelenke mit Schmieröl versorgt. Das die Schmierstellen verlassende und sich unten im Gehäuse 1 sammelnde Schmieröl wird unverzüglich in den Sammelbehälter zurückbefördert, so daß der Innenraum des Gehäuses 1 praktisch schmierolfrei bleibt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Axialkolbenmaschine in Schragachsenbauweise, bei der eine im Maschinengehäuse (1) drehbar gelagerte Triebwelle (4) und eine an einem Schwenkgehäuse (8) drehbar gelagerte Zylindertrommel (5) über eine Synchronisierungswelle (17) mit endseitigen Gleichlaufgelenken (Tripodegelenk) trieblich miteinander verbundenen sind, und die Synchronisierungswelle in allen Schwenkstellungen des Schwenkgehauses durch eine axiale Vorspannkraft, die über zwei an den Enden der Synchronisierungswelle vorgesehene Körper mit sphärischer Oberfläche wirkt, in einer definierten Axialstellung gehalten ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Übertragung der Vorspannkraft Kugelkalotten (18,21) vorgesehen sind, die mit planebenen Endflächen an den eben ausgebildeten Stirnflächen der Synchronisierungswelle (17) radial gleitbar anliegen, und deren Kugelflächen in Kugelpfannen zweier zur Triebwelle (4) bzw. Zylindertrommel (5) konzentrisch gehaltener Druckstücke (19,20) gelagert sind.

2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Erzeugung der Vorspannkraft lediglich eines der Druckstücke (19,20) unter direktem Einfluß der Kraft einer Feder (Druckfeder (22)) steht.

3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Druckstück (20) und die Druckfeder (22) in einer axialen Bohrung der Triebwelle (4) eingesetzt ist.

4. Axialkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Synchronisierungswelle (17) , die Kugelkalotten (18,21) sowie die Druckstücke (19,20) mit zentrischen Durchgangsbohrungen versehen sind, die ein Teilstück einer Versorgungsleitung bilden, über die sämtliche Schmierstellen der Maschine gezielt mit Schmieröl versorgt werden.