Antriebsvorrichtung für eine Taumelscheibenmaschine

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Taumelscheibenmaschine, bei der eine Taumelscheibe in abschnittsweiser Berührung mit den Seitenwänden eines Förderraumes ist und dichtend an diesen anliegt, so daß voneinander unabhängige Förderkammern entstehen, und bei der die Taumelscheibe über eine schräg zu einer Antriebswelle stehende Taumelscheibenwelle um einen Taumelpunkt bewegt wird.

[0002] Eine Taumelscheibenmaschine funktioniert nach folgendem Prinzip. Dreht sich eine Antriebswelle, so wird eine Taumelscheibenwelle, einen Kegel um die Mittelachse der Antriebswelle beschreibend, bewegt. Durch die Schräglage der Taumelscheibenwelle bezüglich der Mittelachse der Antriebswelle führt eine senkrecht zu der Taumelscheibenwelle stehende Taumelscheibe in einem sie aufnehmenden Förderraum eine Taumelbewegung um einen auf der Mittelachse der Antriebswelle liegenden Taumelpunkt aus. Eine die Taumelscheibe durchdringender, sich in Achsrichtung der Antriebswelle erstreckender Trennsteg teilt den Förderraum in einen saugseitigen und einen druckseitigen Teil auf. Durch die sich an den Seitenwänden des Förderraumes entlang bewegende Taumelscheibe entstehen innerhalb des Förderraumes zwei umlaufende, in ihrem Volumen veränderliche Förderkammern. Die Taumelscheibe liegt idealerweise an den Seitenwänden des Förderraumes stückweise an.

Stand der Technik

[0003] Aus der DE-AS 1 090 966 ist eine Taumelscheibenpumpe bekannt, bei der die Taumelscheibe in einem Förderraum angeordnet ist, deren der Taumelscheibe gegenüberliegende Gehäusewandflächen kegelig ausgebildet sind. Die Ebene des Förderraumes verläuft senkrecht zur Antriebswellenebene. Durch die schräg in dem Förderraum angeordnete Taumelscheibe werden beiderseits der Taumelscheibe die Förderkammern veränderlichen Volumens gebildet. Die sich in dem Förderraum bewegende Taumelscheibe ist als Kreisring ausgebildet, der mit seinem inneren Durchmesser auf einer Kugelfläche einer Taumelscheibennabe angeordnet ist. Diese Kugelfläche ist in entsprechend geformten Gegenflächen des den Förderraum einschließenden Pumpengehäuses gelagert.

[0004] Die Taumelscheibenwelle wird in einem mit der Antriebswelle verbundenen Rotor gelagert. Dazu ist der Rotor mit einer zur Mittelachse der Antriebswelle schräg liegenden, exzentrischen Bohrung versehen, in welcher zwei Kugellager, die mit ihren Außenlaufringen an der Wand der Bohrung anliegen und das eine Ende der Taumelscheibenwelle führen, angeordnet sind. Dreht sich der Rotor, so beschreibt das Ende der Taumelscheibenwelle einen Kreis um die Mittelachse der Antriebswelle und die Taumelscheibe führt eine Taumelbewegung um den Taumelpunkt aus.

[0005] Eine weitere Antriebsvorrichtung wird in der DE-PS 12 77 673 beschrieben. Um die Taumelbewegung zu erzielen, ist die Antriebsachse mit einem schräg gestellten Abschnitt ausgebildet, der bei der Rotation der Antriebswelle einen gleichmäßigen Doppelkegel beschreibt. Das Zentrum des Doppelkegels ist der Taumelpunkt. Über Nadellager stützt sich eine Nabe auf dem schräg gestellten Abschnitt ab, mit welcher die Taumelscheibe verbunden ist.

[0006] Bei beiden Konstruktionen besteht eine Schwierigkeit darin, die Taumelscheibenwelle so zu führen, daß die Taumelscheibe während des gesamten Umlaufs möglichst gut an den Seitenwänden des Förderraumes anliegt, da die Taumelscheibe bei geringsten Abweichungen von dem berechneten Idealmaß, beispielsweise wegen Ungenauigkeiten der Wandflächen, Verzug der Bauteile durch Wärmedehnung oder durch Überrollen von Fremdkörpern nicht in der vorgesehenen Schräglage steht. Dadurch wird entweder die Taumelscheibe zu stark gegen die Seitenwände gepreßt und es treten hohe Kräfte durch Verspannungen auf, welche die Taumelscheibenmaschine und den antreibenden Motor zerstören können, oder es entsteht zwischen der Taumelscheibe und den Seitenwänden ein Spalt. Mit dem Spalt ergibt sich aufgrund der Spaltverluste ein verschlechteter Wirkungsgrad.

[0007] Aus der GB-B-874 838 und der GB-B-988 282, die sämtliche Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 offenbart, ist bekannt, daß die Taumelscheibenwelle zur Veränderung ihrer Schrägstellung mit der Antriebswelle beweglich verbunden und durch ein sich zum einen an der Taumelscheibenwelle und zum anderen an der Antriebswelle abstützende Federelement in eine größtmögliche Schrägstellung ausgelenkt ist. Dadurch wird der Nachteil eines starren Antriebsstranges mit einem starren Wellenwinkel der Taumelscheibenwelle durch den Einsatz eines elastischen Federelements zur Auslenkung der Taumelscheibenwelle und Erzielung eines möglichst großen, aber nachgiebigen Wellenwinkels vermieden.

[0008] Das Federelement erlaubt durch seine Nachgiebigkeit den Ausgleich von Maßabweichungen und das Überrollen kleinerer Fremdkörper, ohne daß dabei hohe Kräfte oder Verspannungen auftreten.

[0009] Weiterhin ist ein radial bewegliches Lagerteil zur Lagerung der Taumelscheibenwelle in der Antriebswelle vorgesehen, wobei das Lagerteil durch ein im wesentlichen senkrecht zur Antriebswelle angeordnetes Federelement radial ausgelenkt wird.

[0010] Die Führung des Lagerteils in radialer Richtung gegen die Federkraft verhindert ein Ausweichen desselben unter erhöhter Antriebskraft.

[0011] Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, die Taumelscheibe so in Anlage an die Seitenwände des Förderraumes zu bringen, daß sich bei dem Betrieb der Taumelscheibenmaschine eine gute Anlage einstellt und erhalten bleibt, so daß die Spaltverluste klein sind und Verspannungen vermieden werden.

Darstellung der Erfindung

[0012] Erfindungsgemäß wird die Führung des Lagerteils dadurch erreicht, daß das Lagerteil an seinen den Seitenwänden am Ende der Antriebswelle gegenüberliegenden Seiten und eine oder beide Seitenwände über eine Verbindung mit einer sich im wesentlichen in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse der Taumelscheibenwelle erstreckenden Nut und einem Bolzen zusammenwirken, wie es im Kennzeichen des Anspruches 1 beschrieben ist.

[0013] Die formschlüssige Verbindung wird aus Nut und Bolzen herbeigeführt, wobei es grundsätzlich keine Rolle spielt, welches Bauteil mit der Nut und welches mit dem Bolzen versehen ist. So läßt sich das Lagerteil zusätzlich um die Mittelachse der Bolzen drehen.

[0014] Die Ausführung der Nut in Form eines L erleichtert den Zusammenbau des Antriebsstranges.

[0015] Die Erfindung kann in vorteilhafter Weise auch bei Taumel scheibenpumpen angewendet werden. Sie ist aber ebenso bei als Turbine betriebenen Taumelscheibenmaschinen, beispielsweise zur Messung der Durchflußmenge, möglich.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

[0016] Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigt die

Fig. 1

eine Antriebsvorrichtung einer Taumelscheibenpumpe mit einem Antriebsstrang aus einer in der Antriebswelle gelagerter Taumelscheibenwelle, die

Fig. 2

einen vergrößerten Ausschnitt des Antriebsstranges und die

Fig. 3

eine vergrößerte Frontalansicht der Antriebswelle.

Weg zur Ausführung der Erfindung

[0017] In Fig. 1 ist eine Taumelscheibenpumpe gezeigt, bei der eine Taumelscheibenwelle 1 durch eine Antriebswelle 2, eine doppelkegelförmige Fläche beschreibend, um einen Taumelpunkt 3 bewegt wird. Der Taumelpunkt 3 fällt mit dem Mittelpunkt der Kugelfläche 4 der Taumelscheibennabe 5 und der kugelförmigen Innenfläche 6 eines Ringes 7 zusammen. Diese Flächen begrenzen zusammen mit konischen Seitenwänden 8, 9 eines ersten, antriebsseitigen, eine Mittelöffnung aufweisenden Seitenteils 10 und eines zweiten Seitenteils 11 einen Förderraum 12. In dem Förderraum 12 befindet sich eine Taumelscheibe 13, welche auf der Kugelfläche 4 der Taumelscheibennabe 5 sitzt und über die Taumelscheibenwelle 1 in dem Förderraum 12 bewegt wird. Die Mittelöffnung in dem ersten, antriebsseitigen Seitenteil 10 dient zur Durchführung der Taumelscheibenwelle 1.

[0018] Die Taumelscheibenwelle 1 kann auf unterschiedliche Arten, z.B. Verschweißen, Verschrauben o.ä., mit der Taumelscheibennabe 5 verbunden sein. Die Taumelscheibennabe 5 kann zur Erzielung größtmöglicher Präzision aus einem Stück gefertigt sein. Selbstverständlich ist aber auch eine aus mehreren Teilen zusammengesetzte Konstruktion möglich. Der äußere Rand der Taumelscheibe 13 ist zur Erzielung einer dynamischen Dichtung vorzugsweise mit einer der kugelförmigen Innenfläche 6 entsprechenden Kontur ausgebildet. Der Förderraum 12 ist gegen den Innenraum der Pumpe durch dynamische Dichtung zwischen der Kugelfläche 4 und den entsprechenden Kugelflächen 14, 15 der Seitenteile 10, 11 abgedichtet. Gleichzeitig kann die Taumelscheibennabe 5 an diesen Stellen auch gelagert sein.

[0019] Ein Ende der Taumelscheibenwelle 1 ist in einem am Ende der Antriebswelle 2 angeordneten Lagerteil 16 mittels eines Lagers geführt. Die Fig. 2 und 3 zeigen einen vergrößerten Ausschnitt des Antriebsstranges. Der Außenlaufring 17a des Lagers befindet sich in dem Lagerteil 16, der Innenlaufring 17b auf der Taumelscheibenwelle 1. Das Lagerteil 16 ist seitlich geführt und in radialer Richtung in der Art eines Schiebers verschiebbar. Um das Drehmoment zu übertragen, stützt sich das Lagerteil 16 seitlich gegen Seitenwände 2a, 2b der Antriebswelle 2 ab.

[0020] Eine zwischen dem Lagerteil 16 und einer zwischen den Seitenwänden 2a, 2b befindlichen Stützwand 2c am Ende der Antriebswelle 2 angeordnetes vorgespanntes Federelement 18 lenkt das Lagerteil 16 radial nach außen in eine Lage größtmöglicher Exzentrizität aus. Das Lagerteil 16 ist an der Auflagefläche des Federelements 18 abgeflacht. Das Federelement 18 ist im Ausführungsbeispiel senkrecht zur Taumelscheibenwelle 1 angeordnet, ohne sich aber auf diese Anordnung zu beschränken. Da das Antriebsmoment quer zur Wirkungsrichtung des Federelementes 18 auf das in der Antriebswelle 2 gehaltene Lagerteil 16 übertragen wird, sind hohe Antriebsmomente übertragbar.

[0021] Das Lagerteil 16 ist im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse der Taumelscheibenwelle 1 angeordnet. Verändert sich die Schrägstellung der Taumelscheibenwelle um den Taumelpunkt 3 herum, so ist es für einen verspannungsfreien Zustand des Antriebsstranges erforderlich, daß sich die Lage des Lagerteils 16 ändert. Der Einsatz eines Wälzlagers zur Führung der Taumelscheibenwelle 1 in dem Lagerteil 16 läßt einen Ausgleich in axialer Richtung der Taumelscheibenwelle 1 zu. Um weiterhin einen Winkelausgleich des an den Seitenwänden 2a, 2b geführten Lagerteils 16 zu ermöglichen, ist das Lagerteil 16 an einer jeweils den Seitenwänden 2a, 2b gegenüberliegenden Seite mit einer Nut 31 versehen, in welche ein in den Seitenwänden 2a, 2b angeordneter Bolzen 32 eingreift und als Drehlager dient.

[0022] Der Bolzen 32 wird von innen in die Seitenwände 2a, 2b gesteckt und weist ein gegenüber einem Schaft verbreitertes Kopfteil auf. Wenn das Lagerteil 16 montiert ist, ist der lose eingesteckte Bolzen 32 gesichert. Eine zusätzliche Verschraubung ist entbehrlich. Mit den Bolzen 32 verfügt das Lagerteil 16 über zwei Freiheitsgrade der Bewegung. Die Nut 31 hat die Form eines L, dessen einer Schenkel sich in Richtung zu der Antriebswelle hin öffnet.

[0023] Nicht dargestellt ist eine Ausführung, bei welcher das Lagerteil 16 Bolzen aufweist, welche in eine Nut in den Seitenwänden 2a, 2b eingreifen. Diese Ausführung hätte den Vorteil, daß sich die Drehachse des Lagerteils 16 mit radialer Auslenkung der Taumelscheibenwelle 1 relativ zu dieser nicht verändert.

[0024] Nachfolgend wird die Funktion beschrieben. Die Drehung der Antriebswelle 2 führt das in dem Lagerteil 16 gelagerte Ende der Taumelscheibenwelle 1 auf einer Kreisbahn um die Mittelachse der Antriebswelle 2. Die Taumelscheibenwelle 1 taumelt um den Taumelpunkt 3 ohne sich selbst um ihre eigene Mittelachse zu drehen und beschreibt dabei die Mantelfläche eines Doppelkegels, dessen gemeinsame Spitze im Taumelpunkt 3 liegt. Die senkrecht zu der Taumelscheibenwelle 1 stehende Taumelscheibe 13 wälzt sich mit seinen Seitenflächen auf den Seitenwänden 8, 9 des Förderraumes 12 ab. Die Schrägstellung ist dabei von der Anlage der Taumelscheibe an die Seitenwände 8, 9 des Förderraumes 12 begrenzt. Wegen des Federelements 18 kann die Abwälzung der Taumelscheibe 13 auf den Seitenwänden 8, 9 selbst bei Überrollung von kleinen Unregelmäßigkeiten verspannungsfrei gestaltet werden.

[0025] Das Überrollen eines Fremdkörpers bewirkt folgendes: Die Taumelscheibe 5 hebt von einer der Seitenwände 8, 9 ab, wodurch die Schrägstellung der Taumelscheibenwelle 1 verringert wird. Die Verringerung der Schrägstellung verringert die radiale Auslenkung des in dem Lagerteil 16 geführten Endes der Taumelscheibenwelle 1 und das Lagerteil 16 wird gegen die Federkraft des Federelements 18 zu der Stützwand 2c hin gedrückt. Auch geringe mechanische Abweichungen der Bauteile selbst werden verspannungsfrei ausgeglichen.

[0026] Beim Betrieb der Taumelscheibenmaschine liegt die Taumelscheibe 13 an den Seitenwänden 8, 9 des Förderraumes 12 an.

Ansprüche

1. Antriebsvorrichtung für eine Taumelscheibenmaschine, bei der eine Taumelscheibe (13) in abschnittsweiser Berührung mit den Seitenwänden (8, 9) eines Förderraumes (12) ist und dichtend an diesen anliegt, so daß voneinander unabhängige Förderkammern entstehen, und bei der die Taumelscheibe (13) über eine schräg zu einer Antriebswelle (2) stehende Taumelscheibenwelle (1) um einen Taumelpunkt (3) bewegt wird, wobei die Taumelscheibenwelle (1) durch ein oder mehrere, sich zum einen an der Taumelscheibenwelle (1) und zum anderen an der Antriebswelle (2) abstützende Federelemente (18) in eine größtmögliche Schrägstellung ausgelenkt ist, bei der ein Ende der Taumelscheibenwelle in einem Lagerteil (16) am Ende der Antriebswelle (2) gelagert ist, wobei das Lagerteil (16) in radialer Richtung der Antriebswelle (2) beweglich über eine formschlüssige Verbindung zwischen Seitenwänden (2a, 2b) am Ende der Antriebswelle (2) und gegenüberliegenden Flächen des Lagerteils (16) an der Antriebswelle (2) geführt ist und in Richtung der Drehbewegung der Antriebswelle (2) drehfest mit dieser verbunden ist und wobei das Federelement (18) zwischen Lagerteil (16) und Antriebswelle (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerteil (16) an seinen den Seitenwänden (2a, 2b) am Ende der Antriebswelle (2) gegenüberliegenden Seiten und eine oder beide Seitenwände (2a, 2b) über eine Verbindung mit einer sich im wesentlichen in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse der Taumelscheibenwelle (1) erstreckenden Nut (31) und einem Bolzen (32) zusammenwirken.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerteil (16) an seinen den Seitenwänden (2a, 2b) am Ende der Antriebswelle gegenüberliegenden Seiten mit je einer Nut (31) versehen ist, welche sich im wesentlichen in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse der Taumelscheibenwelle (1) erstreckt, und daß eine oder beide Seitenwände (2a, 2b) je einen Bolzen (32) aufweisen, welcher in die Nut (31) eingreift.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide Seitenwände (2a, 2b) mit je einer Nut (31) versehen sind, welche sich im wesentlichen in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse der Taumelscheibenwelle (1) erstrecken, und daß das Lagerteil (16) an seinen den Seitenwänden (2a, 2b) am Ende der Antriebswelle gegenüberliegenden Seiten je einen Bolzen (32) aufweist, welcher in die Nut (31) eingreift.

4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (31) in Form eines L ausgebildet ist und so auf den Seiten angeordnet ist, daß zur Oberkante und zur Unterkante ein Abstand ist, wobei das L in einer Stirnfläche (33) des Lagerteils entgegengesetzten Richtung geöffnet ist.

Claims

1. Drive device for a swash plate machine, in which a swash plate (13) is brought partially into contact with the side walls (8, 9) of a delivery chamber (12) and bears sealingly against the latter, with the result that mutually independent delivery chambers are produced, and in which the swash plate (13) is moved about a wobble point (3) by a swash plate shaft (1) positioned obliquely relative to a drive shaft (2), the swash plate shaft (1) being deflected, by one or more spring elements (18) which are supported on the swash plate shaft (1), on the one hand, and on the drive shaft (2), on the other hand, into an extreme oblique position in which one end of the swash plate shaft is supported in a bearing part (16) at the end of the drive shaft (2), the bearing part (16) being guided, in a fashion capable of movement in the radial direction of the drive shaft (2), by a positive connection between side walls (2a, 2b) at the end of the drive shaft (2) and opposite faces of the bearing part (16) on the drive shaft (2), and being connected to the drive shaft (2) in a fashion secure against rotation in the direction of the rotary movement of said drive shaft, and the spring element (18) being arranged between the bearing part (16) and drive shaft (2), characterized in that on its sides opposite the side walls (2a, 2b) at the end of the drive shaft (2) the bearing part (16), and one or both side walls (2a, 2b) cooperate via a connection with a groove (31), extending essentially in a direction perpendicular to the central axis of the swash plate shaft (1), and a bolt (32).

2. Drive device according to Claim 1, characterized in that at its sides opposite the side walls (2a, 2b) at the end of the drive shaft the bearing part (16) is provided in each case with a groove (31) which extends essentially in the direction perpendicular to the central axis of the swash plate shaft (1), and in that one or both of the side walls (2a, 2b) respectively has/have a bolt (32) which engages in the groove (31).

3. Drive device according to Claim 1, characterized in that one or both side walls (2a, 2b) is/are provided with a groove (31) each, which extends essentially in a direction perpendicular to the central axis of the swash plate shaft (1), and in that on its sides opposite the side walls (2a, 2b) at the end of the drive shaft the bearing part (16) has a bolt (32) in each case which engages in the groove (31).

4. Drive device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the groove (31) is constructed in the shape of an L and is arranged on the sides in such a way that there is a spacing from the upper edge and from the lower edge, the L being open in a direction opposite to the end face (33) of the bearing part.

Revendications

1. Dispositif d'entraînement d'une machine à disque en nutation, dans lequel un disque (13) de nutation est en contact par partie avec les parois (8, 9) latérales d'une chambre (12) de refoulement et s'y applique de manière étanche de façon à créer des chambres de refoulement indépendantes l'une de l'autre et dans lequel le disque (13) de nutation est déplacé autour d'un point (3) de nutation par un arbre (1) de disque de nutation incliné par rapport à un arbre (2) d'entraînement, l'arbre (1) de disque de nutation étant mis dans une position inclinée la plus grande possible par un ou par plusieurs éléments (18) élastiques s'appuyant, d'une part, sur l'arbre (1) de disque de nutation, et, d'autre part, sur l'arbre (2) d'entraînement, dans lequel un bout de l'arbre de disque de nutation est monté dans une pièce (16) formant palier au bout de l'arbre (2) d'entraînement, la pièce (16) formant palier étant guidée de manière à être mobile dans la direction radiale de l'arbre (2) d'entraînement par une liaison par complémentarité de forme entre les parois (2a, 2b) latérales au bout de l'arbre (2) d'entraînement et des surfaces opposées de la pièce (16) formant palier sur l'arbre (2) d'entraînement et étant reliée à l'arbre (2) d'entraînement de manière à en être solidaire en rotation et l'élément (18) élastique étant disposé entre la pièce (16) formant palier et l'arbre (2) d'entraînement, caractérisé en ce que la pièce (16) formant palier coopère par ses côtés opposés aux parois (2a, 2b) latérales au bout de l'arbre (2) d'entraînement et par une paroi latérale ou par les deux parois latérales (2a, 2b), par l'intermédiaire d'une liaison, avec une rainure (31) s'étendant sensiblement dans une direction perpendiculaire à l'axe médian de l'arbre (1) du disque de nutation et avec un axe (32).

2. Dispositif d'entraînement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce (16) formant palier est munie, sur ses côtés opposés aux parois (2a, 2b) latérales au bout de l'arbre d'entraînement, respectivement d'une rainure (31) qui s'étend sensiblement dans une direction perpendiculaire à l'axe médian de l'axe (1) du disque de nutation et en ce qu'une ou les deux parois (2a, 2b) latérales comportent respectivement un axe (32) qui pénètre dans la rainure (31).

3. Dispositif d'entraînement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'une ou les deux parois (2a, 2b) latérales sont munies respectivement d'une rainure (31) qui s'étend sensiblement dans une direction perpendiculaire à l'axe médian de l'arbre (1) du disque de nutation et en ce que la pièce (16) formant palier comporte, sur ses côtés opposés aux parois (2a, 2b) latérales au bout de l'arbre d'entraînement, respectivement un axe (32) qui pénètre dans la rainure (31).

4. Dispositif d'entraînement suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la rainure (31) a la forme d'un L et est disposée sur les côtés de façon à être distante du bord supérieur et du bord inférieur, le L étant ouvert dans une direction opposée à une surface (33) frontale de la pièce formant palier.

Zeichnung