DE2364619C2 - Kugelhalterung - Google Patents

Description

sorgfältigst berechnet werden, um die geforderte Bruchfestigkeit und Verschleißfestigkeit zu erhalten.

Dies gilt in noch größerem Maße für Axial-Kolbenmaschinen mit variabler Verdrängung. Im allgemeinen bildet eine Anordnung aus einem kolbe astangenförmigem Abschnitt und kugelförmigem Abschnitt einen annehmbaren Kompromiß zwischen vielen, sich teilweise widersprechenden Anforderungen. So muß in einer Maschine mit variabler Verdrängung die Kolbenstange (der stangenförmige Abschnitt) um einen Winkel von 43° und mehr in beiden Richtungen von der Vertikalen schwenkbar sein. Die Kolbenstange muß ferner eine gewisse Mindestquerschnittsfläche in ihrem Mittelteil aufweisen, um den Knickbeanspruchungen entsprechenden Widerstand leisten zu können. Da diese Kräfte gegen die Enden der Kolbenstange zu geringer werden, können diese Stellen etwas dünner ausgestaltet werden, dies bedeutet, daß die Kolbenstange gegen den kugelförmigen Teil zu sich etwas verjüngend ausgebildet ist. Selbst mit hochbelastbaren Spezialstählcm ist die Querschnittsfläche der Kolbenstange so groß, daß die Austrittsfläche des Sitzes, der erforderlich ist, um eine Schwenkbewegung der Kolbenstange von ungefähr 43° beidseitig der Vertikalen zuzulassen, gerade nur so viel Material für das Festhalten der Kugel an der Austrittskante übrig läßt, wie dies im Hinblick auf die Materialeigenschaften und die großen Beschleunigungskräfte erforderlich ist, die an den Enden der Kolbenbewegung auftreten. Aus diesem Grund darf möglichst wenig Material von dem Lagersitzteil und dem kugelförmigen Abschnitt entfernt werden.

Aus Dimensions und Wirtschaftlichkeitsgründen wird eine Axial-Kolbenmaschine so klein und kompakt entworfen, wie es das verwendete Material und die Konstruktionsbedingungen erlauben, was zur Folge hat, daß die Größe der Lageroberfläche sehr nahe an der kritischen unteren Grenze liegt

Aus diesem Grunde ist es auch wichtig, daß eine Kugelhalterung eine möglichst geringe Reduzierung der verfügbaren Lageroberflächen aufweist

Bei der Wahl der Kugelhalterung muß bei Maschinen mit veränderlicher Verdrängung möglichst eine Ausführungsform gewählt werden, in welcher die Stellung für den Einbau des Lagerteiles mit seinem kugelförmigen Abschnitt in den Lagersitzteil so weit wie möglich von der Betriebsstellung abweicht und ungefähr bei einem Winkel von 70—80" zu der Vertikalen liegt

Sollte es für erforderlich betrachtet werden, eine radiale Nut an der Sitzkante vorzusehen, ähnlich wie sie in der voranstehend zitierten US-PS 34 93 252 beschrieben ist, darf eine derartige Nut nicht zu breit ausgebildet und darüber hinaus nicht an einer dafür ungeeigneten Stelle im Hinblick auf die Lagerdrücke und die übrigen, schon erwähnten Bedingungen angeordnet werden.

Die Erfindung steht unter der Aufgabe, eine gattungsgemäße Kugelhalterung derart weiterzubilden, daß ohne Zuhilfenahme zusätzlicher getrennter Teile eine Trennung von Lagersitzteil und Lagerteil in einem Neigungsbereich von mehr als ±40° um die Senkrechte sicher vermieden wird, wobei eine möglichst große Lagerfläche aufrechterhalten bleibt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Einschnitt des Lagersitzteils eine dem Durchmesser des stangenförmigen Abschnittes des Lagerteils angepaßte Breite aufweist, daß die im wesentlichen nutenförmigen Ausnehmungen des kugelförmigen Abschnitts so angeordnet sind, daß die ihre Mittellinien (Längsachsen) enthaltende Ebene mit der Längsachse des Lagerteils einen käeinen Winkel (λ) bildet und daß die Ausnehmungen derart ausgebildet sind, daß ein durch sie gelegter Querschnitt des kugelförmigen Abschnitts des Lagerteils innerhalb eines Kreises liegt dessen Radius kleiner oder gleich dem Radius der Austrinsöffnung des Lagersitzteils ist

Mit der vorliegenden Erfindung wird zunächst der Vorteil erzielt daß die Vorrichtung einfach herzustellen ist da sie nur ein einfaches Bearbeiten des kugelförmi-

lu gen Abschnitts ohne weitere Herabsetzung der Lageroberfläche um einen wesentlichen Anteil erfordert Weiterhin ist sichergestellt daß eine freie Drehbarkeit des Lagerteiles um seine Längsachse ermöglicht wird.
Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß die Montage sehr schnell und mit einigen Handgriffen vorzunehmen ist und daß das Gewicht der Vorrichtung sehr niedrig ist, da zusätzliche, eigene Verriegelungsteile entfallen. Ferner sind Risiken hinsichtlich Undichtigkeiten infolge von Spiel und von Rückstößen, die unter Umständen auftreten können, ausgeschlossen. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist auch, daß der Ausbau vereinfacht wird, worin sie sich insbesondere von Feststellvorrichtungen unterscheidet die eigene Verriegelungsteile aufweisen oder bei denen eine Deformation der Kante des Lagersitzes erforderlich ist um eine Festlegung zu erhalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine einstellbare Axial-Kolbenmaschine unter Verwendung der vorliegenden Erfindung;

Fig.2 eine Darstellung, teilweise im Schnitt, einer Einzelheit im vergrößerten Maßstab;

F i g. 3 eine Ansicht auf den kugelförmigen Abschnitt mit zwei sich gegenüberliegenden Ausnehmungen; und Fig.4 eine seitliche Teilansicht des kugelförmigen Abschnitts gemäß F i g. 3.
F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Axial-Kolbenmaschine mit variabler oder einstellbarer Verdrängung. Diese Art von Maschinen gehört zu denjenigen, in denen die vorliegende Erfindung mit besonderem Vorteil verwendet werden kann.
Im einzelnen ist eines von mehreren Lagerteilen 1 mit stangenförmigem Abschnitt 2 und einem Kolben 3 an einem Ende und einem kugelförmigen Abschnitt 4 am anderen Ende dargestellt. Jeder Kolben 3 gleitet in einem Zylinder innerhalb eines Zylinderkörpers 5, der mittels einer allseitig beweglichen Verbindung 6 an eine Antriebsscheibe 7 einstellbar angeschlossen ist. In der Antriebsscheibe sind Lagersitzteile 8 für die entsprechenden kugelförmigen Abschnitte 4 vorgesehen. Die Lagersitzteile 8 haben unterhalb der Maulebene eine Tiefe, die größer ist als der Radius des Sitzes, was be-

ss deutet, daß der Umfassungswinkel des Lagersitzteiles 8 um den Abschnitt 4 größer als 180° ist.

Da der ganze Zylinderkörper 5 zusammen mit dem Lagerteil 1 so eingerichtet ist, daß sich alles von einer Endlage über eine Mittelstellung in eine andere Endlage schwenken läßt, wobei eine dieser Endlagen in F i g. 1 dargestellt ist, und diese Schwenkbewegung der Einstellung der Verdrängung der Maschine dient, ist es wesentlich, daß die kugelförmigen Abschnitte 4 in den Lagersitaeilen 8 sicher über zumindest einen Schwenkbereich des Zylinderkörpers 5 von annähernd ±43° gehalten werden, ohne aus den Lagersitzteilen 8 springen zu können. Hierzu sind gemäß der Erfindung zunächst die Lagersitzteile 8 jeweils an den Maulseiten mit einer ra-

dialen Ausnehmung 10 versehen, die sich radial nach außen erstrecken kann, die aber, um einen unerwünschten Verlust von Schmiermitteln infolge von Zentrifugalkräften zu vermeiden, vorzugsweise sich nach innen erstreckt, wie in der Zeichnung dargestellt. Die Ausneh- 5 mung 10 hat vorteilhafterweise eine solche Breite und Tiefe, daß sich zumindest ein dem kugelförmigen Abschnitt 4 benachbartes Stück des stangenförmigen Abschnitts 2 für die Montage und Demontage durchführen läßt. Darüber hinaus ist der kugelförmige Abschnitt 4, 10 damit er in ein Lagersitzmaul mit einem kleineren Durchmesser als dem des Abschnittes 4 einführbar ist, mit zwei Ausnehmungen 12a, 12£> versehen, so daß ein durch sie gelegter Querschnitt des kugelförmigen Abschnittes 4 des Lagerteils 1 innerhalb eines Kreises liegt, 15

ucSSen RäuiüS kiciucf öucF gleich dcfTi RäuiüS uci" AuS-trittsöffnung des Lagersitzteils 8 ist.

Dies führt dazu, daß der Lagerteil 1 mit seinem kugelförmigen Abschnitt 4 mit dem zugehörigen Lagersitzteil 8 in der Antriebsscheibe 7 dadurch montiert oder von ihm demontiert werden kann, daß er in eine Stellung gebracht wird, bei der der stangenförmige Abschnitt 2 annähernd parallel zur Maulebene des Lagersitzteiles 8 verläuft und sich der dem kugelförmigen Abschnitt 4 unmittelbar benachbarte Teil der Stange 2 in die Ausnehmung 10 einsetzen läßt. Sobald der stangenförmige Abschnitt 2 nur um einen kleinen Winkel angehoben ist, wobei sich der kugelförmige Abschnitt 4 im Lagersitzteil 8 befindet, wird eine sichere Halterung erreicht. Da der stangenförmige Abschnitt 2 während des Betriebs nicht in die Nähe dieser Montagestellung gerät, besteht überhaupt keine Gefahr, daß der kugelförmige Abschnitt aus dem Lagersitzteil fällt, sondern die Halterung ist absolut zuverlässig.

Die zwei sich gegenüberliegenden, im wesentlichen nutenförmigen Ausnehmungen 12a, 12£> werden durch einen Schliff auf dem kugelförmigen Abschnitt 4 hergestellt und weisen eine solche Breite und Tiefe auf, daß der Durchmesser dieses Abschnitts 4 ausreichend verringert wird, ohne die Lagerfläche nachteilig zu verringern. Die Ausnehmungen 12a und 126 werden unter einem kleinen Winkel α zur Längsachse des Lagerteiles 1 angeordnet, um der Schwierigkeit des Umlegens des Lagerteiles 1 in völlig horizontale Stellung, verursacht durch den Radius des Kolbens 3, zu begegnen. Wenn der kugelförmige Abschnitt 4 in den Lagersitzteil 8 durch dessen Öffnung, die einen geringeren Durchmesser als den Maximaldurchmesser des kugelförmigen Abschnitts 4 aufweist eingesetzt wird, läßt sich der kugelförmige Abschnitt 4, wie aus F i g. 4 hervorgeht, durch diese öffnung mit seinem in den Maulkreis einbeschriebenen Querschnitt absenken. Dann wird der kugelförmige Abschnitt 4 in eine Richtung vom stangenförmigen Abschnitt 2 weg und auf den Lagersitzteil 8 zu bewegt, wenn der Lagerteil 1 angehoben wird

Die Erfindung ist zwar vorstehend anhand des Beispiels einer Axial-Kolbenmaschine beschrieben, beschränkt sich jedoch nicht auf diese Anwendung, sondern ist bei allen technisch vergleichbaren Aufgaben anwendbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

65

Claims (1)

1 2

chungen gefordert, insbesondere bei Axial-Kolbenma-

Patentanspruch: schinen, in denen sehr hohe hydraulische Drücke und

große Drehzahlen auftreten, bei denen die Lzgerober-

Kugelhalterung mit einem durch eine kugelab- fläche so groß wie möglich sein soll, während gleichzeischnittförmige Ausnehmung gebildeten Lagersitz- 5 tig das Lagergewicht möglichst niedrig gehalten werden teil, wobei die Höhe des Kugelabschnitts größer ist muß, ebenso wie die Anzahl der einzelnen Bauteile des als der Radius der Ausnehmung, und mit einem La- Lagers. Getrennte Teile, wie beispielsweise AbdecLplatgerteil mit einem Oberwiegend kugelförmigen Ab- ten und ähnliche Bauteile, sind ungeeignet, da Rückstöschnitt und einem stangenförmigen Abschnitt, wobei ße und Undichtigkeiten infolge eines Spiels bei hohen der kugelförmige Abschnitt mit zwei sich gegen- io Belastungen erhalten werden.

überliegenden Ausnehmungen versehen ist deren Aus den oben angeführten Gründen werden insbe-

MiUellinien in einer Ebene mit dem Zentrum des sondere bei Axial-Kolbenmaschinen die einfachsten kugelförmigen Abschnittes liegen, und wobei das Ausführungsformen für eine derartige Lagerung ge-Lagersitzteil zumindest einen Einschnitt am Rand wählt nämlich mit nur teilweise sphärisch ausgebildeder Ausnehmung aufweist der sich radial in bezug 15 tem Lagersitzteil in der Antriebsscheibe mit einem öffauf die Symmetrieachse der Austrittsöffnung des La- nungswinkel, der geringfügig 180° überschreitet wähgersitzteils erstreckt und einem Teil des Lagerteils rend der kugelförmige Abschnitt mit einer streng zylinangepaßt 15t, dadurch gekennzeichnet, drischen oder ähnlichen Oberfläche versehen ist die eidaß der Einschnitt (10) des I agersitzteils (8) eine ne mit der Achse des stangenförmigen Abschnittes zudem Durchmesser des stangenförmigen Abschnittes 20 sammenfailende Achse aufweist Derartige Lager arbei-(2) des Lagerteils (1) angepaßte Breite aufweist daß ten zufriedenstellend bei Axial-Kolbenmaschinen mit die im wesentlichen nutenförmigen Ausnehmungen konstanter Verdrängung, obwohl die Lageroberfläche (12a, i2b)aes kugelförmigen Abschnitts (4) so ange- des Kugelteils in größerem Umfange verkleinert wird, ordnet sind, daß die ihre Mittellinien (Längsachsen) Der kugelförmige Abschnitt kann nur in den Lagersitzenthaltende Ebene mit der Längsachse des Lager- 2s teil in der Stellung eingeführt werden, in der der stanteils (1) einen kleinen Winkel (λ) bildet und daß die genförmige Abschnitt im rechten Winkel zu den An-Ausnehmungen (12a, i2b) derart ausgebildet sind, triebsscheiben steht so daß in Maschinen mit variabler daß ein durch sie gelegter Querschnitt des kugelför- Verdrängung die Kugel nicht daran gehindert werden migen Abschnitts (4) des Lagerteils (1) innerhalb ei- kann, den Lagersitz aus dieser Stellung zu verlassen, nes Kreises liegt dessen Radius kleiner oder gleich 30 welche während Einstellbewegungen durchlaufen wird, dem Radius der Austrittsöffnung des Lagersitzteils so daß eine derartige Ausführungsform der Lagerung (8) ist für Maschinen mit veränderlicher Verdrängung unge

eignet ist

Auch für die zuletzt erwähnten Maschinen sind zahl-

35 reiche Vorschläge für eine Befestigung gemacht worden, insbesondere in der Form verschiedener geometri-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kugelhalterung scher Abänderungen der genauen Gestalt des kugelförmit einem durch eine kugelabschnittförmige Ausneh- migen Abschnitts und des Lagersitzteiles oder als gemung gebildeten Lagersitzteil, wobei die Höhe des Ku- trennte Verriegelungsteile, wie sie beispielsweise in der gelabschmtts größer ist als der Radius der Ausnehmung, 40 US-PS 31 92 868 beschrieben sind. All diesen Vorschlä- und mit einem Lagerteil mit einem überwiegend kugel- gen ist gemeinsam, daß sie zu teuer für die Serienherförmigen Abschnitt und einem stangenförmigen Ab- stellung sind und/oder die erforderlichen Lageroberfläschnitt wobei der kugelförmige Abschnitt mit zwei sich chen zu stark verkleinern.

gegenüberliegenden Ausnehmungen versehen ist deren In der US-PS 34 93 252 ist eine Befestigung für einen

Mittellinien in einer Ebene mit dem Zentrum des kugel- 45 kugelförmigen Abschnitt in einem teilweise kugelförmiförmigen Abschnittes liegen, und wobei das Lagersitz- gen Lagersitz für ein Kugelkardan in Hebevorrichtunteil zumindest einen Einschnitt am Rand der Ausneh- gen, wie sie an Traktoren verwendet werden, beschriemung aufweist der sich radial in bezug auf die Symme- ben.

trieachse der Austrittsöffnung des Lagersitzteils er- Bei dieser Vorrichtung ist der Kugelteil mit zwei Einstreckt und einem Teil des Lagerteils angepaßt ist so schnitten versehen, die eine zunehmend größer werden-

Eine derartige Kugelhalterung ist beispielsweise in de Tiefe aufweisen, wobei dazwischen eine gratartige der GB-PS 4 60644 beschrieben. Die bekannte Kugel- Erhebung des Kugelmaterials stehen bleibt und dieser halterung ist durch eine Drehung um 90° um die Längs- Grat dafür vorgesehen ist mit einem dazu passenden achse des mit einem kugelförmigen Abschnitt versehe- Einschnitt in der Kugeloberfläche zum Eingriff zu genen Lagerteiles trennbar. 55 langen, um das Kugelteil in dem teilweise sphärischen

Bei weiteren bekannten Ausführungsformen für die Lagersitz »rollen« zu lassen. Ein derartiger Vorschlag Befestigung des kugelförmigen Abschnitts in dem La- kann jedoch bei einem schwersten Belastungen ausgegersitzteil ist die Kante des Lagersitzteiles deformiert setzten kugelförmigen Abschnitt am Ende einer Koloder der Lagersitzaustritt auf andere Weise geblockt benstange oder eines Pleuels eines Axialkolbens in einer im allgemeinen mittels eigener getrennter Teile, wie bei- 60 Axial-Kolbenmaschine für sehr hohe Drücke nicht verspielsweise Abdeckplatten oder -ringen, die dafür geeig- wirklicht werden, da ein zu großer Anteil der erforderlinet sind, an Ort und Stelle eingepreßt zu werden. All chen Lageroberfläche entfallt und darüber hinaus an diesen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß sie für dafür völlig ungeeigneten Stellen, hohe Belastungen und hohe Drehgeschwindigkeiten Ein Axialkolben in einer Axial-Kolbenmaschine, die

nicht geeignet sind und darüber hinaus noch einen rela- 65 mit extrem hohen Drücken in der Größenordnung von tiv komplizierten Aufbau besitzen. 150 bar und mehr arbeitet bildet ein extrem belastetes

In jüngerer Zeit werden Kolben-Lagersitzanordnun- Konstruktionselement, die zugehörigen Bauteile die gen für hochbelastete Lagerungen und hohe Beanspru- Kolbenstange und kugelförmiger Abschnitt müssen