EP0523384B1

EP0523384B1 - Hydrostatische Kolbenmaschine

Info

Publication number: EP0523384B1
Application number: EP92110184A
Authority: EP
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. Fetting; Dieter Ing. Bertsch (Grad.); Werner Kreth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-07-17
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 1995-06-07
Anticipated expiration: 2012-06-17
Also published as: DE4123675A1; EP0523384A1; DE59202441D1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer hydrostatischen Kolbenmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Um bei derartigen bekannten Maschinen die Pumpenarbeitsräume umlaufend abwechselnd mit Zufluß- und Abflußkanälen zu verbinden, gleitet bzw. rotiert der Rotor mit einer seiner Stirnseiten auf einem Steuermittel, beispielsweise einem Steuerspiegel. Diese Steuermittel weisen meist mindestens zwei etwa konzentrisch angeordnete, räumlich voneinander getrennte Durchgänge (Steuerschlitze) auf, die einerseits mit einem Zulaufkanal bzw. einem Ahlaufkanal und andererseits umlaufend abwechselnd mit den Pumpenarbeitsräumen in Verbindung stehen. Durch den Aufbau und die Arbeitsweise derartiger hydrostatischer Maschinen wirken auf den Rotor und/oder die Antriebswelle aufgrund der stirnseitigen Druckbeaufschlagung axiale Schubkräfte. Diese Schubkräfte werden in der Regel über Axiallager vom Gehäuse aufgenommen. Dazu ist es bekannt, die dem Steuermittel gegenüberliegende Stirnseite des Rotors auf einem scheibenförmigen Axiallager gegenüber dem Gehäuse abzustützen. Aus der DE-OS 39 05 936 ist es weiterhin bekannt, den Rotor drehfest, aber axial verschiebbar auf der Antriebswelle anzuordnen und die axialen Schubkräfte über eine Schubausgleichvorrichtung in die Antriebswelle einzuleiten, die sich wiederum über ein scheibenförmiges Axiallager gegenüber dem Gehäuse abstützt. Diese Axiallager unterliegen aufgrund der hohen Belastungen durch die im Betrieb auftretende Reibung einem gewissen Verschleiß und haben daher oftmals nur eine begrenzte Lebensdauer.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße hydrostatische Kolbenmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Axiallager nur geringem Verschleiß unterliegt und daher eine hohe Lebensdauer aufweist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in Figur 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Radialkolbenpumpe im Längsschnitt. Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf ein Axiallager und Figur 3 eine Seitenansicht dieses Axiallagers, teilweise im Schnitt. Figur 4 zeigt einen Schnitt längs IV-IV nach Figur 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in Figur 1 dargestellte Radialkolbenmaschine hat ein Gehäuse 10 mit einem etwa zylinderförmigen Innenraum 11 und ist durch einen Deckel 12 verschlossen. Im Innenraum 11 ist ein Hubring 13 gelagert, an dessen gewölbter Innenseite 14 Gleitschuhe 15 geführt sind. Diese sind mit Kolben 16 verbunden, die in etwa radial verlaufenden Bohrungen 17 eines Rotors 18 angeordnet sind.
Der Rotor 18 ist über eine Vielkeilverzahnung 20 drehfest, aber axial verschiebbar, auf einer Antriebswelle 21 angeordnet. Diese ist einerseits in einer durchgehenden Bohrung 22 im Gehäuse 10 und andererseits in einer durchgehenden Bohrung 23 im Deckel 12 durch Gleitlager 24 bzw. 25 gelagert.
Auf der Antriebswelle 21 ist weiterhin eine Scheibe 27 fest angebracht, die Teil einer an sich bekannten (DE-OS 39 05 936) Schubausgleichvorrichtung 28 ist. Diese Scheibe 27 stützt sich an einer Wellenschulter 29 der Antriebswelle 21 zwischen Rotor 18 und Gehäusedeckel 12 ab, und wirkt mit hochdruckbeaufschlagten Ausgleichskolben 30 im Rotor zusammen.
Zur einseitigen Begrenzung der axialen Bewegung der Antriebswelle 21 ist an deren im Gehäuse 10 befindlichen Ende eine Stützscheibe 32 fest angebracht, die sich am Grund 33 einer um die Bohrung 22 verlaufenden Vertiefung 34 im Gehäuse abstützt. Zwischen dem Grund 33 der Vertiefung 34 und der Stützscheibe 32 ist ein drehfest in bezug auf das Gehäuse 10 angeordnetes, ringscheibenförmiges Axiallager 35 angebracht. Die Vertiefung 34 ist durch einen weiteren Gehäusedeckel 36 nach außen abgeschlossen.
In jede Bohrung 17 des Rotors 18 mündet in der Nähe der Antriebswelle 21 ein axial verlaufender Kanal 38. Dieser ist bei drehendem Rotor 18 umlaufend abwechselnd mit etwa nierenförmigen Mündungen 39 bzw. 40 eines im Gehäuse 10 verlaufenden Einlaßkanals 41 bzw. Auslaßkanals 42 verbindbar. Vom Einlaßkanal 41 führt eine Druckmittelverbindung 44 zur Vertiefung 34.
Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften und der Dichtfunktion ist zwischen dem Rotor 18 und dem Gehäuse 10 im Bereich der Mündungen 39, 40 bzw. der Kanäle 38 ein ringförmiger Steuerspiegel 43 angeordnet.
Das in den Figuren 2 - 4 näher dargestellte Axiallager 35 ist in eine flache, zylindrische Einsenkung 45 am Grund 33 der Vertiefung 34 eingesetzt. Der Außendurchmesser des Axiallagers 35 entspricht dem Durchmesser der Einsenkung 45 und ist etwas kleiner als der Durchmesser der Stützscheibe 32. Die Tiefe der Einsenkung 45 ist geringer als die Dicke des Axiallagers 35, so daß die Stützscheibe 32 im Betrieb nicht am Gehäuse 10 bzw. dem Grund 33 der Vertiefung 34 anliegt. Der Innendurchmesser des Axiallagers 35 ist größer als der Durchmesser der Antriebswelle 21. In der Nähe des Außenumfangs hat das Axiallager 35 eine durchgehende Bohrung 46, die im eingebauten Zustand mit einem nicht dargestellten Zapfen in der Einsenkung 45 als Verdrehsicherung zusammenwirkt. In der der Stützscheibe 32 zugewandten Stirnseite des Axiallagers 35 verlaufen etwa radial drei um jeweils etwa 60° versetzte Vertiefungen 47 - 49, die jeweils bis zum Innenrand 50 bzw. Außenrand 51 des Axiallagers 35 reichen. Etwa diametral dazu angeordnet ist ebenfalls in der der Stützscheibe zugewandten Stirnseite des Axiallagers 35 eine etwa nierenförmige Druckkammer 52 eingelassen. Von deren Grund geht eine Bohrung 53 aus, die mit einem in Figur 1 gestrichelt dargestellten Druckmittelkanal 54 im Gehäuse in Verbindung steht, der wiederum mit dem Auslaßkanal 42 verbunden ist.
Im Betrieb ist die durch den Gehäusedeckel 36 abgeschlossene Vertiefung 34 über die Druckmittelverbindung 44 mit dem Einlaßkanal 41 verbunden und mit Druckmittel gefüllt, so daß sich auch in den Vertiefungen 47 - 49 des Axiallagers 35 Druckmittel befindet.
Bei Drehung der Antriebswelle wird aufgrund von Schleppwirkungen und Adhäsionskräften Druckmittel von der Stützscheibe 32 aus den Vertiefungen 47 - 49 mitgenommen, so daß sich zwischen Stützscheibe 32 und Axiallager 35 ein hydrodynamisches Druckprofil aufbaut. Gleichzeitig steht die Druckkammer 52 über die Bohrung 53 und den Druckmittelkanal 54 mit dem Auslaßkanal 42 in Verbindung, so daß eine hydrostatische Entlastung des Axiallagers bzw. der Stützscheibe stattfindet. Der sich in der Druckkammer 52 aufbauende Druck ist abhängig vom Druck im Auslaßkanal 42. Steigt dieser Druck im Auslaßkanal und wächst damit die axiale Schubbelastung auf den Rotor bzw. die Antriebswelle, erhöht sich gleichzeitig der Druck in der Druckkammer, die hydrostatische Entlastungskraft ist dementsprechend größer. Damit wird die Reibung zwischen Axiallager und Stützscheibe erheblich verringert, wodurch der Wirkungsgrad ansteigt, und der Verschleiß demzufolge zurückgeht. Die Lebensdauer des Axiallagers und der Stützscheibe werden damit wesentlich erhöht. Die Vertiefungen 47 - 49 und die Druckkammer 52 können durch einen einfachen Prägevorgang in das Axiallager eingebracht werden, so daß dieses auch einfach und kostengünstig herzustellen ist. Durch die hydrostatische Teilentlastung wird auch bei sehr hohen Drücken eine Lebensdauererhöhung bei geringen zusätzlichen Fertigungskosten erreicht.

Claims

Hydrostatische Kolbenmaschine mit einem Gehäuse (10, 12, 36), in dem ein mi= einer Antriebswelle (21) zusammenwirkender, axial verschiebbarer Rotor (18) angeordnet ist, der Bohrungen (17) aufweist, in denen Kolben (16) geführt sind, deren aus den Bohrungen (17) ragenden Enden an einem Hub erzeugenden Führungsmittel (13) geführt sind, wobei die Bohrungen (17) über Steuerschlitze (39, 40) mit stirnseitig am Rotor (18) mündenden Kanälen (41, 42) (Niederdruck/Hochdruck) zwecks Steuerung des Druckmittels verbindbar sind, mit zwei mit der Antriebswelle (21) fest verbundenen Scheiben (27, 32), wobei die eine Scheibe (27) mit einer Einrichtung (28) zum Ausgleich des vom Druckmittel auf den Rotor (18) ausgeübten Axialschubs zusammenwirkt, und mit einem Axiallager (35), an dem sich die Antriebswelle (21) mit der mit ihr verbundenen zweiten Scheibe (32) gegenüber dem Gehäuse (10, 12, 36) abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß beide mit der Antriebswelle (21) verbundenen Scheiben (27, 32) hydraulisch entlastet sind, und daß das im Gehäuse (36) angeordnete Axiallager (35) mindestens eine mit der Antriebswelle (21) zusammenwirkende Druckkammer (52) aufweist, die mit einem vom Hochdruck beaufschlagten Kanal (42) in Verbindung steht.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Axiallager (35) aus einem metallischen Werkstoff besteht, in den die Druckkammer (52) eingeprägt ist.
Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Axiallager (35) scheibenförmig ausgebildet ist und randoffene Vertiefungen (47 - 49) hat.
Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die randoffenen Vertiefungen (47 - 49) mit einem druckmittelgefüllten Raum (34) in Verbindung stehen.