DE1299531B

DE1299531B - Kugellager im Kopf der Kolben von Druckfluessigkeits-Axial- oder Radialkolbenmaschinen

Info

Publication number: DE1299531B
Application number: DEB84038A
Authority: DE
Inventors: North John Dudley Bridgnorth
Original assignee: Boulton Paul Aircraft Ltd
Current assignee: Boulton Paul Aircraft Ltd
Priority date: 1964-10-12
Filing date: 1965-10-09
Publication date: 1969-07-17
Also published as: GB1068078A; US3356037A

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugellager im Kopf der Kolben von Druckflüssigkeits-Axial- oder Radialkolbenmaschinen (Pumpen oder Motoren) mit Nockentriebscheibe, bei dem der Durchmesser der mit Spiel in der Lagerschale sitzenden Kugel größer als der Kolbendurchmesser ist und der Lagerschalen-Innenraum mit dem Arbeitsraum des Kolbens verbunden ist.
Es ist eine Druckflüssigkeits-Axialkolbenpumpe bekannt (USA. Patentschrift 2 617 360), bei der im Kopf der Kolben in der oben beschriebenen Weise Kugeln, die auf der Nockentriebscheibe abrollen, gelagert sind. Die Kolbenköpfe sind in diesem Fall als halbkugelförmige Kugelpfannen ausgebildet. Wenn auch bei dieser Pumpe durch Bemessung der druckbeaufschlagten Flächen ein hydraulischer Druckausgleich der Kugeln angestrebt wird, fäßt es sich bei einer derartigen Lagerung der Kugeln nicht vermeiden, daß zumindest bei gewissen Betriebszuständen merkliche Reibung zwischen den Kugeln und dem Lagerinneren auftritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem derartigen Kugellager für eine vollkommen flüssigkeitsdruckausgeglichene Lagerung der Kugel in der Kugelpfanne des Kolbenkopfes zu sorgen, so daß die Kugel an der Nockentriebscheibe einwandfrei abrollt.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der triebseitige Rand der Lagerschale einen kleineren und der kolbenseitige Rand einen größeren Durchmesser hat als der Kolben.
Der am Kolben herrschende Druck sucht die Kugel gegen den triebseitigen Rand der Lagerschale zu drücken. Je näher sich die Kugel zum triebseitigen Rand der Lagerschale bewegt, um so größer wird der Druck, der dem am Kolben herrschenden hydraulischen Druck entgegenwirkt. Die Kugeln nehmen somit eine Lage ein, in der sie weder mit dem triebseitigen noch mit dem kolbenseitigen Rand der Lagerschale in Berührung stehen. Der Zwischenraum zwischen dem triebseitigen Rand und der Oberfläche der Kugeln wirkt hierbei als Drosselstelle, deren Größe sich von selbst einstellt.
Das erfindungsgemäße Kugellager hat ferner den Vorteil, daß die Kugel gegen Herausfallen gesichert ist.
An Hand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Druckflüssigkeits-AxialkolbenmGtor, F i g. 2 ein erfindungsgemäßes Kugellager im Kopf eines Kolbens des in. F i g.1 gezeigten Axialkolbenmotors.
Der Axialkolbenmotor besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 1, an dessen stirnseitigen Enden Nockenscheiben 2,3 angeordnet sind. Die Nockenscheiben 2, 3 sind mittels Schrauben 4, 5 an den Enden des Gehäuses 1 befestigt, wo Flansche der Schrauben 4, 5 die Nockenscheiben 2, 3 übergreifen. Die Schraube 4 hat einen radial nach außen verlaufenden Flansch 6 zur Befestigung des Axialkolbenmotors. Die Nockenscheiben werden mittels Fixierstiften 7 in einer bestimmten Winkelstellung bezüglich der Gehäuseachse gehalten. Innerhalb des Gehäuses befindet sich eine Zylindertrommel B. Eine Abtriebswelle 9 verläuft vom einen Ende der Zylindertrommel 8 durch eine Bohrung 11 der Nockenscheibe 2 hindurch. Die Abtriebswelle 9 ist innerhalb der Bohrung 11 mittels Nadelrollenlagern 12 drehbar gelagert. Am gegenüberliegenden Ende der Zylindertrommel 8 befindet sich eine hohle Achse 13, die in eine Bohrung 14 der Nockenscheibe 3 hineinragt. Die Achse 13 ist an der Zylindertrommel mittels Schrauben 15 befestigt und mittels Gleitlager in der Bohrung 14 drehbar gelagert. In der Zylindertrommel 8 befinden sich mehrere über den Umfang verteilte Zylinder 16, die parallel zur Motorlängsachse verlaufen. In jedem Zylinder 16 sind zwei als Hohlkörper ausgebildete Kolben 17, 18 längsverschieblich gelagert. Jeder Kolben 17 bzw. 18 ist an seinem Kopfende mit einer Lagerschale 19 bzw. 22 versehen, in der eine Metallkugel 21 bzw. 23 frei drehbar gelagert ist. Die Kugeln 21 rollen auf einer Nockenbahn 24, 25 der Nockenscheibe 2 ab. In der gleichen Weise ist die Nockenscheibe 3 mit einer Nockenbahn 26, 27 versehen. Die Nockenbahnen 24 und 26 sind im wesentlichen eben und bezüglich der Motorachse um ungefähr 80° geneigt. Die Bahnen 25 und 27 haben einen kreisförmigen Querschnitt und einen etwas größeren Radius als die Kugeln 21 und 23.
An der Nockenscheibe 3 ist mittels Schrauben 29 der Flansch 28 eines Steuerzapfens 38 befestigt, der die Bohrung 14 überdeckt und zwei Anschlüsse 31 und 32 aufweist. Der Steuerzapfen 33 ragt in das Innere der hohlen Achse 13 hinein. Von den Anschlüssen 31 und 32 verlaufen zwei Flüssigkeitsleitungen 34 und 35 durch den Steuerzapfen. Diese Leitungen 34 und 35 enden in zwei zylindrischen Hülsen 36 und 37. Auf den Hülsen ist eine Steuerspiegelscheibe mit zwei Ausnehmungen 38 und 39 angebracht, in denen die Hülsen 36 und 37 dicht eingesetzt sind. An die Ausnehmungen 38 und 39 schließen sich zwei nierenförmige Steueröffnungen 41 und 42 an. Von der Mitte eines jeden Zylinders 16 verläuft ein Kanal 43 durch die Zylindertrommel und endet in einer Öffnung 44 in der flachen Stirnfläche 45 der Zylindertrommel. Die Öffnungen 44 arbeiten während des Umlaufs der Zylindertrommel abwechselnd mit den Steueröffnungen 41 und 42 zusammen. Die Winkelstellung der Steuerspiegelscheibe bezüglich der Drehachse der Zylindertrommel ist derart, daß sich die Kolben in den Zylindern, die mit der einen Steueröffnung verbunden sind, nach außen bewegen, während sich die Kolben in den anderen Zylindern nach innen bewegen.
über die Öffnungen 41 und 44 gelangt Druckflüssigkeit in die Kolben 17 und 18. Sie versucht hierbei, die Kolben aus ihren Zylindern herauszubewegen. Die Tangentialkomponente der Kraft, die von den Kugeln 19 und 23 und den Nockenbahnen 24 und 26 auf die Kolben ausgeübt wird, versetzt die Zylindertrommel in Drehung. Eine solche Drehung hat zur Folge, daß sich die Kolben bei Verbindung mit der Steueröffnung 42 nach innen bewegen, wodurch die Niederdruckflüssigkeit durch den Anschluß 32 abgeführt wird.
In F i g. 2 ist die Lagerung einer Kugel im Kopf eines Kolbens genauer dargestellt. Der triebseitige Rand 52 der Lagerschale hat einen etwas kleineren Durchmesser als der Querschnitt 51 des Kolbens 17. Wenn die Kugel am triebseitigen Rand 52 anliegt, wirkt der Flüssigkeitsdruck in den Zwischenräumen 47, 49 derart auf die Kugel, daß sich die Lagerschale bezüglich der Kugel axial verschiebt. Hierbei bewegt sich der kolbenseitige Rand 48 der Lagerschale in Richtung auf die Kugel, bis die Kugel druckausgeglichen ist. Eine geringe Axialbewegung der Kugel innerhalb der Lagerschale verändert den Druckabfall am Rand 48 und am Rand 52 der Lagerschale jeweils derart, daß sich das hydraulische Gleichgewicht der Kugel innerhalb der Lagerschale wieder einstellt.

Claims

Patentanspruch: Kugellager im Kopf der Kolben von Druckflüssigkeits-Axial- oder Radialkolbenmaschinen (Pumpen oder Motoren) mit Nockentriebscheibe, bei dem der Durchmesser der mit Spiel in der Lagerschale sitzenden Kugel größer als der Kolbendurchmesser ist und der Lagerschalen-Innenraum mit dem Arbeitsraum des Kolbens verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Druckausgleich der triebseitige Rand (52) der Lagerschale (19) einen kleineren und der kolbenseitige Rand (48) einen größeren Durchmesser hat als der Kolben (17,18).