DE2059836A1

DE2059836A1 - Axialkolbeneinheit

Info

Publication number: DE2059836A1
Application number: DE19702059836
Authority: DE
Inventors: Gerhard Bobst
Original assignee: Von Roll AG
Current assignee: Von Roll AG
Priority date: 1969-12-30
Filing date: 1970-12-04
Publication date: 1971-07-01
Also published as: US3721161A; GB1287830A; CH503901A; AT306456B; SE365847B; FR2074356A5

Description

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BE 13 576

Von Roll AG., Gerlafingen

(Schweiz)

Axialkolbeneinheit

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Axialkolbeneinheit, deren Triebwelle im Gehäuse der Einheit gelagert ist, wobei der Lagerung der Triebwelle ein eine Axialkraft aufnehmendes Wälzlager zugeordnet ist.

Bei Axialkolbeneinheiten ist es üblich, die Triebwelle mittels Wälzlagern im Gehäuse der Einheit zu lagern. Da jedoch in solchen Einheiten eine durch die Kolbenkräfte hervorgerufene, in axialer Richtung wirkende Kraft auftritt, muss der Lagerung der Triebwelle ein Axiallager zugeordnet werden. In praktisch allen Einheiten werden für die Lagerung der Triebwelle sowohl in radialer als auch axialer Richtung Wälzlager verwendet.

Es ist bekannt-, dass die Lebensdauer der Lagerung der Triebwelle ausschliesslich durch die Lebensdauer des Axiallagere be-

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stimmt wird. Es hat deshalb nicht an Vorschlägen gefehlt, Axialwälzlager in der Weise auszubilden, dass eine grössere Leistungsfähigkeit derselben erreicht wird. Weiter sind auch Vorrichtungen vorgeschlagen worden, mit denen die resultierende Drehzahl des Axialwälzlagers oder die auf das Axiallager wirkende Kraft, beispielsweise durch Mehrfach-Lagerungen mit entsprechender Abstützung der einzelnen Lager vermindert werden kann. Diese Vorrichtungen, sowohl zur Herabsetzung der auf das Axiallager wirkenden resultierenden Drehzahl wie auch zur Verminderung der auf das Axiallager wirkenden Axialkraft, bedienen sich des in der Einheit herrschenden Betriebsdruckes. Es handelt sich bei diesen Vorrichtungen demnach um hydrostatische Axialgleitlager, denen Betriebsmedium von der Druckseite der Axialkolbeneinheit zugeführt wird, oder um vom Betriebsdruck beaufschlagte, axial wirkende Schubkolbentriebe.

Alle bekannten Vorrichtungen sind kompliziert und verhältnismässig aufwendig, sei es, dass für bestimmte Betriebszustände zusätzliche Einrichtungen vorgesehen werden müssen, oder sei es, dass das Lager mehrfach aufgegliedert werden muss. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Entlastung des Axiallagers und damit zur Steigerung der Leistung, beispielsweise durch Steigerung des Betriebsdruckes, der Axialkolbeneinheit zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Ausführungen nicht aufweist und die einfach aufgebaut ist, platzsparend angeordnet werden kann und bei allen Betriebszuständen einwandfrei arbeitet.

Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Axialkolbeneinheit der eingangs erwähnten Gattung gelöst, die sich dadurch kennzeichnet, dass zur Aufnahme mindestens eines Teiles der Axialkraft ein vom Betriebsdruck beaufschlagtes, sich in axialer Richtung anpassendes hydrostatisches Axiallager ange-

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ordnet ist, welches das Wälzlager um diesen Teil der Axialkraft entlastet,

Zweckmässig weist das Axialgleitlager einen sich an einem rotierenden Teil hydrostatisch abstützenden Statorring auf, welcher den Zylinderteil eines Hubkolbentriebes bildet, der mindestens einen, sich an einem festen Gehäuseteil abstützenden Kolben aufweist. Hierbei ist der Kolben als Ringkolben ausgebildet, der eine Zuleitung für das Druckmedium aufweist. Anstelle des Ringkolbens können auch mehrere zylindrische, sich am festen Gehäuseteil abstützende Kolben angeordnet sein.

Bei einem Wälzlager mit Innenring stützt sich der Rotorring am Innenring des Wäzlagers ab.

Nach einer weiteren Ausführungsform setzt sich der Statorring des Axialgleitlager§ an einem rotierenden, mit der Triebwelle fest verbundenen Zylinderblock ab und bildet einen Stufenkolben, der mit einer abgesetzten Partie des Gehäuses einen Schubkolbentrieb bildet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Axialgleitlager ausserhalb der Lagerung der Triebwelle angeordnet sein.

Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigt:

Pig, 1 Eine Axialkolbeneinheit vom Schiefscheiben-Typ, teilweise im Schnitt, mit einer Lagerung der Triebwelle mittels zweier Schrägrollenlager und einer axialen Abstützung durch ein hydrostatisches Lager,

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Fig_e 2 eine Axialkolbeneinheit vom Schiefscheiben-Typ im Schnitt, mit einer Triebwellenlagerung mittels einem Gleit- und einem Wälzlager, sowie einem am Zylinder angreifenden axial wirkenden, hydrostatischen Lager,

Fig. 3 einen Ausschnitt des hydrostatischen Lagers nach Fig„ 2 im Schnitt, und

Fig. 4 eine Axialkolbeneinheit vom Schiefscheiben-Typ im Schnitt, mit einer Triebwellenlagerung mittels eines Gleit- und eines Wälzlagers und mit einem axial wirkenden, ausserhalb der beiden Radiallager angeordneten hydrostatischen Lager,

In Fig. 1, die eine Axialkolbeneinheit vom Schiefscheiben-Typ mit festem Schwenkwinkel zeigt, ist mit 1 ein Hinterteil, mit 2 ein Vorderteil und mit 3 ein Boden des Gehäuses bezeichnet, in dem eine Triebwelle 4 mittels zweier Schrägrollenlager 5, in den Gehäuseteilen 1, 2 gelagert ist. Die Triebwelle 4 weist einen Triebflansch 7 auf, an dem mehrere Kolben mit Kolbenstangen angelenkt sind, wobei die Kolben 10 in einen Zylinderblock 12 eintauchen.

Zwischen den beiden Wälzlagern 5, 6 ist ein gesamthaft mit 20 bezeichnetes hydrostatisches Axiallager angeordnet» Das Axiallager 20 besteht aus einem Rotorring 21, der fest auf der Triebwelle 4 angeordnet ist und sich axial am Innenring 22 des Schrägrollenlagers 5 abstützt. Der Rotorring wirkt mit einem Statorring 23 zusammen, auf dessen dem Stator 21 abgewendeten Seite ein Kolben 24 angeordnet ist, der in eine entsprechende Zylindervertiefung 25 des Statorringes 23 eintaucht.

Der Kolben 24 kann als Ringkolben ausgebildet sein, wobei die

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Zylinderausnehmung 25 eine Ringnut bildet. Anstelle eines Ringkolbens können auch einzelne zylindrische Kolben treten.

Das hydrostatische Lager 20 ist vom Betriebsdruck beaufschlagt, der über eine Leitung 26 dem sich am Gehäuseteil 2 abstützenden Kolben 24 zugeleitet und durch diesen in die Ausnehmung 25 zugeleitet wird» Die Ausnehmung 25 weist Durchgänge 27 auf, durch die das Druckmedium schematisch angedeuteten Taschen 28 zugeführt wird, die in der dem Rotorring 21 zugewendeten Seite des Statorringes 23 angeordnet sind. Die einander zugewandten Stirnflächen des Rotorringes 21 und des Statorringes 23 mit den darin angeordneten Taschen bildet ein hydrostatisches Axiallager, dessen Funktion durch Einbau von nicht näher bezeichneten Drosseln in den Kanälen 27 gewährleistet wird.

Die Durchleitung des Druckmediums von der Leitung 26 in den Kolben 24 wird durch ein Abdichtungsrohr 30 vorgenommen.

Das hydrostatische Lager 20 besteht somit einerseits aus einem hydrostatischen Axiallager zwischen Rotor und Statorring und einem Kolbentrieb, dessen einer Teil in Fig. 1, z.B. der Zylinder, durch den Stator 23 und der andere Teil in Fig. 1, z.B. der Kolben, durch den sich am Gehäuse abstützenden Teil 24 gebildet wird.

Der Schubkolbentrieb ermöglicht eine axiale Anpassung des hydrostatischen Lagers 20 unabhängig von "der jeweiligen axialen Lage des Triebflansches 4» Damit die beiden Ringe 21, 23 sich nicht berühren, falls einmal kein Druckmedium vorhanden sein sollte, können Federn 31 angeordnet sein, die sich an Nocken oder an einem Bund 32 abstützen und so bei Fehlen des Betriebs mediums den Statorring 23 etwas vom Rotorring abheben.

ι Im Betrieb wird von den Kolben auf den Triebflanach eine Axial-109827/1375

kraft ausgeübt, die sich über das Lager 5 auf den Gehäuseteil 2 abstützte Wird hierbei das hydrostatische Lager 20 durch den Betriebsdruck beaufschlagt, so übt dieses über den Rotorring 21 eine Axialkraft auf den Innenring 22 des Lagers 5 aus und entlastet somit das Lager 5 um die vom Lager 20 ausgeübte Gegenaxialkraft. Je nach der axialen Einfederung des Lagers 5 wird auch das Lager 20 sich etwas axial bewegen=

Sobald der Betriebsdruck im Schubkolbentrieb des Lagers 20 wirkt, wird wegen der in den Durchgängen 27 angeordneten Drosselmittel die Federkraft der Federn überwunden und der Stator gegen den Rotor in den richtigen Abstand zum Rotor 21 gebracht.

Durch die Kombination des hydrostatischen Lagers mit einem Schubkolbentrieb erreicht man eine einfache und betriebssichere Lagerung 20, Diese übt immer eine dem Betriebsdruck entsprechende Gegenaxialkraft aus, während das Lager 5 die gegebenenfalls noch verbleibenden Restaxialkräfte aufzunehmen hat.

Während in Fig. 1 das Lager 20 zwischen den Wälzlagern 5, 6 auf der Triebwelle 4 angeordnet ist, ist in Fig. 2 und 3 ein axialwirkendes Lager 20· angeordnet, das nicht auf der Welle 40 angeordnet ist, sondern an einem mit der Welle 40 fest verbundenen Zylinderblock 41. Bei dieser Axialkolbeneinheit handelt es sich um eine sogenannte Schiefscheiben-Einheit mit festem Hubvolumen.

Mit 42 ist der Gehäuseboden, mit 43 der Gehäusemantel und mit 44 der Gehäusedeckel bezeichnet. Innerhalb dieser Teile 42, 43 und 44 befindet sich eine feststehende Steuerplatte, während die Triebwelle 40 mit dem Zylinderblock 41 und mit den darin angeordneten kolben, die sich mittels (jleitschuhen 47 auf eine Schieffläche 48 abstürzen, rotiert. Die Triebwelle 40 ist einerseits in einem Gleitlager 49 und andererseits in einem Wälzlager 50 geleert.

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Bei Einheiten des Schiefscheibentypes wirkt eine resultierende Axialkraft in Richtung auf das Lager 50. Dementsprechend erzeugt 'das Axiallager 20' eine entgegengesetzt gerichtete Axialkraft

Das Axiallager 20' besteht wie das Lager 20 aus einem hydrostatischen Gleitlager und einem Schubkolbentrieb. Hierbei bildet der Kragen 51 des Zylinderblockes 41 den Rotor, während der Stator 52 als ringförmiger Stufenkolben ausgebildet ist, der mit der Wand 43 die einen Absatz 53 aufweist einen Schubkolbentrieb bildet. Der Betriebsdruck tritt durch die Leitung 54 ein, geht durch die Leitung 55 mit darin eingebauten Drosseln 56 und speist die Taschen 57 des Axiallagers.

Das Lager 20' funktioniert genau gleich wie das Lager 20. Es übt eine Gegenaxialkraft zur Entlastung des Lagers 50 aus, die genau proportional dem durch die Leitung 54 eintretenden Druck mal der wirksamen Kolbenfläche ist* Das Lager 20* funktioniert ebenfalls betriebssicher und der Stator 52 kann in analoger Weise wie in Fig. 1 mit Federn 31 versehen sein, die ihn bei Ausbleiben des Betriebsdruckes vom Bund 51 abheben.

In Fig. 4 ist ebenfalls eine Schiefscheiben-Einheit mit festem Hubvolumen dargestellt, bei der ausserhalb der beiden Lager 49, 50 ein Axiallager 20'· angeordnet ist, das in seinem Aufbau dem in Fig. 1 dargestellten Lager 20 entspricht, indem es einen Rotor 21, einen Stator 23, einen Kolben 24 und eine Zuleitung 26 aufweist. Das Axiallager 20'' übt eine Gegenaxialkraft zum Zylinderblock '41 hin aus und entlastet das Wälzlager 50 um die vom Lager 20'' austge^bte Gegenaxialkraft.

Mit einem Axiallagm^jaas vom Betriebsdruck beaufschlagt ist und das einerseits, ,ga^^ei-nem hydrostatischen Axiallager und , andererseits aus einjjjiv* Schubkolbentrieb besteht, gelingt es,

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eine betriebssichere Entlastung der Lagerung der Triebwelle um eine dem Betriebsdruck proportionale Gegenaxialkraft zu schaffen, die praktisch wartungsfrei und auch bei Ausfall des Betriebsdruckes keine Störung der Einheit hervorruft» Durch den Ausfall der Gegenaxialkraft würde lediglich das die Axialkraft aufnehmende Wälzlager entsprechend stärker belastet» Ausser einer Zuleitung für den Betriebsdruck werden keine zusätzlichen Einbauten benötigt, sondern der Druck wird ungedrosselt dem Schubkolbentrieb zugeführt.

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Claims

Patent an Sprüche

ίl.JAxialkolbeneinheit, deren Triebwelle im Gehäuse der Einheit gelagert ist, wobei der Lagerung der Triebwelle ein eine Axialkraft aufnehmendes Wälzlager zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Betriebsdruck beaufschlagtes hydrostatisches Axialgleitlager (20, 20¹, 20¹') zur Aufnahme mindestens eines Teiles der Axialkraft angeordnet ist, welches das Wälzlager (5, 50) um diesen Teil der Axialkraft entlastet.

2. Axxalkolbeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialgleitlager (20, 20', 20¹¹) einen sich an einem rotierenden Teil (21, 51) hydrostatisch abstützenden Statorring (23, 52) aufweist, welcher den einen Teil, beispielsweise den Zylinder, eines Schubkolbentriebes (23, 24; 52 53) bildet, dessen anderer Teil, beispielsweise mindestens ein Kolben, sich am festen Gehäuseteil (2, 43) abstützt.

3. Axxalkolbeneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben als Ringkolben ausgebildet ist.

4. Axialkolbeneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich mehrere zylindrische Kolben am festen Gehäuseteil

(2) abstützen.

5» Axialkolbeneinheit nach Anspruch 2, bei welcher das die Axialkraft aufnehmende Wälzlager einen Innenring aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Rotorring (21) am Innenring (22) des Wälzlagers (5, 50) abstützt.

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6. Axialkolbeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorring (52) des Axiallagers (2O¹) sich an einem Rotorbund (51) abstützt, der einen Teil des rotierenden, mit der Triebwelle fest verbundenden Zylinderblockes bildet, und einen Stufenkolben (52) darstellt, der mit einer abgesetzten Partie (53) des Gehäuses (43) einen Schubkolbentrieb bildet.

7. Axialkolbeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialgleitlager (20*') ausserhalb der Lagerung (49, 50) der Triebwelle (40) angeordnet ist.

8. Axialkolbeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Axialgleitlager (20, 20', 2O") durch eine Leitung (26, 54) das Druckmedium zufliesst, das über den Schubkolbentrieb und über gedrosselte Leitungen (27, 55) das vom Rotorring (21, 51) und Statorring (23, 52) gebildetes hydrostatisches Axialgleitlager speist.

27.11.1970
My/db

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