WO2000075511A1 - Schrägscheiben-schwenklager - Google Patents

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WO2000075511A1
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Klaus Becker
Boris Baumann
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INA Wälzlager Schaeffler oHG
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    • F16C33/46—Cages for rollers or needles
    • F16C33/4617—Massive or moulded cages having cage pockets surrounding the rollers, e.g. machined window cages
    • F16C33/4623—Massive or moulded cages having cage pockets surrounding the rollers, e.g. machined window cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock cages
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C2360/00—Engines or pumps

Definitions

  • the invention relates to a swashplate swivel bearing for a hydraulic axial piston machine, in which roller bearing segments are arranged between a hollow cylindrical bearing surface for the swashplate in a housing and a cylindrical bearing surface, which are held in arc-shaped cages, the cages being designed as solid cages and have a support pin for resetting the cage in the event of a deviation from a desired position, this support pin runs parallel to the roller bearing pockets and projects beyond the width of the cage and is connected to a feedback device.
  • the swashplate pivot bearing is assigned a tracking device which prevents the cage receiving the roller bearing elements from slipping out of its range of motion, namely from its most favorable position in the pivot bearing.
  • a tracking device In the absence of a tracking device, such a slipping is possible because the roller bearing elements not only perform rolling movements, but also sliding movements due to rapid pivoting movements and / or shocks and / or the inertia of the roller bearing segment, which lead to bearing displacements of the roller bearing segment. This creates an unfavorable position of the holding segment or segments in relation to the load direction.
  • Such swashplate swivel bearings with different tracking devices are described for example in DE-OS 28 26 928, DE-AS 25 21 312 or EP 01 82 354 B1.
  • This tracking device is now required on arc-shaped cage a pivot point.
  • DE-GM 87 10 514 it is known from DE-GM 87 10 514 to provide the cage with a bore and to insert a metal pin into this bore, which is then in contact with the tracking device.
  • the disadvantage here is that in the case of radially small-sized cage segments, this pin can no longer be accommodated in the cage for reasons of space.
  • this object is achieved according to the characterizing part of claim 1 in that the cage and support pin are formed in one piece and made of a polymeric material and that the support pin is enclosed by a metal ring at least over part of its axial length.
  • the configuration of the arched cage according to the invention ensures that one-piece cages consisting of the actual cage segment and supporting pins can be produced without any problems in size and dimension.
  • the metal ring connected to the support pin ensures that, on the one hand, the cage segment at the contact point of the cage segment and the tracking device has sufficient strength against the contact pressure and that, on the other hand, there is sufficient wear resistance against the sliding movement between the support pin and the tracking device.
  • the metal ring thus serves as wear protection, since with a direct contact of the support pin with the tracking device with a considerable wear of the polymer material on the Contact point would be expected.
  • the metal ring also has a considerably greater permissible surface pressure than the polymer material.
  • the metal ring consists of a steel material and is subjected to a heat treatment. This heat treatment enables the steel material to be provided with significantly increased strength values. It is apparent from claim 3 that the metal ring should have a projection on its inner lateral surface. This ensures that the resulting positive connection creates a captive bond between the support pin and the metal ring. According to a further feature of the invention according to claim 4, the metal ring should have an indentation over at least part of its circumference.
  • FIG. 1 shows a radial section through an arcuate roller bearing segment
  • FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1,
  • FIGS. 3, 4 and 5 show an enlarged illustration of the detail Z in FIG. 2,
  • Figure 6 shows a longitudinal section through a hydraulic axial piston machine
  • the axial piston machine consists of the cylinder drum 1, which is arranged on the shaft 2, the shaft 2 depending on the use of the machine as a pump or as a motor drive or output shaft.
  • the shaft 2 is held in a housing assembled only with the housing parts 3 and 4 via the bearings 5 and 6.
  • pistons 8 are arranged in cylinder bores, which are supported by sliding shoes 9 on the swash plate 10.
  • the swash plate 10 has the cylindrical bearing surface 11, which lies opposite the hollow cylindrical bearing surface 12 in the housing part 4.
  • the stroke of the pistons 8 in the cylinder bores 7 is now changed in a known manner by changing the angular position ⁇ of the swash plate 10 with respect to the axis 13 of the shaft 2.
  • an adjustment device also not shown, engages, for example, on a lever (not shown) which is fixedly connected to the swash plate 10.
  • the roller bearing segment 14 shown in FIG. 1 is arranged in the bearing gap between the bearing surfaces 11 and 12, the roller bodies 15 of which are guided and held by the cage 16.
  • the cage 16 is connected on the right side to the support pin 17 and this support pin is surrounded by the metal ring 18 over part of its axial extent. 3 and 4, this metal ring 18 can now be provided with a radially inwardly directed projection 19, so that a positive connection between the metal ring 18 and the support pin 17 is formed.
  • the metal ring 18 can also be provided on its outer lateral surface with an at least partially circumferential indentation 20, which the tracking device can intervene in if necessary.
  • a metal ring is shown in FIG. 5, the inner face of which lies on the left-hand side and is encapsulated by cage material. Reference numerals

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Abstract

Ein aus Käfig (16) und Wälzkörpern (15) bestehendes bogenförmiges Wälzlagersegment (14) für ein Schrägscheiben-Schwenklager einer hydraulischen Axialkobenmaschine zeichnet sich dadurch aus, daß der Käfig (16) und der Stützzapfen (17) einstückig ausgebildet und aus einem polymeren Werkstoff gefertigt sind und daß der Stützzapfen (17) zumindest über einen Teil seiner axialen Länge von einem Metallring (18) umschlossen ist.

Description

Schrägscheiben-Schwenklager
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Schrägscheiben-Schwenklager für eine hydraulische Axialkolbenmaschine, bei der zwischen einer hohlzylindrischen Lagerfläche für die Schrägscheibe in einem Gehäuse und einer zylindrischen Lagerfläche an der Schrägscheibe Wälzlagersegmente angeordnet sind, die in bogenförmigen Käfigen gehalten sind, wobei die Käfige als Massivkäfige ausgebildet sind und einen Stützzapfen zur Rückstellung des Käfigs bei Abweichung aus einer Solllage aufweisen, dieser Stützzapfen parallel zu den Wälzlagertaschen verläuft und über die Käfigbreite hinausragt und mit einer Rückführeinrichtung verbunden ist.
Hintergrund der Erfindung
Bei dieser bekannten Bauart ist dem Schrägscheiben-Schwenklager eine Nachführeinrichtung zugeordnet, die verhindert, daß der die Wälzlagerelemente aufnehmende Käfig aus seinem ihm vorgegebenen Bewegungsbereich, nämlich aus seiner im Schwenklager günstigsten Lage, verrutscht. Beim Fehlen einer Nachführeinrichtung ist ein solches Verrutschen möglich, weil die Wälz- lagerelemente nicht nur Rollbewegungen ausführen, sondern auch Gleitbewegungen aufgrund von schnellen Schwenkbewegungen und/oder Erschütterung und/oder der Massenträgheit des Wälzlagersegments, die zur Lagerverschiebungen des Wälzlagersegments führen. Hier durch entsteht eine ungünstige Lage des oder der Haltesegmente zur Lastrichtung.
Derartige Schrägscheiben-Schwenklager mit unterschiedlichen Nachführeinrichtungen sind beispielsweise in der DE-OS 28 26 928, DE-AS 25 21 312 oder EP 01 82 354 B1 vorbeschrieben. Diese Nachführeinrichtung benötigt nun am bogenförmigen Käfig einen Anlenkpunkt. In diesem Zusammenhang ist es aus dem DE-GM 87 10 514 bekannt, den Käfig mit einer Bohrung zu versehen und in diese Bohrung einen Metallstift einzusetzen, der dann mit der Nachführeinrichtung in Kontakt steht. Dabei ist von Nachteil, daß bei radial klein bauenden Käfigsegmenten dieser Stift aus Platzgründen nicht mehr im Käfig untergebracht werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Käfig der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, daß mit einfachen Mittein der Stützzapfen sicher, kostengünstig und zuverlässig am Käfig angeordnet werden kann und daß die auftretenden Rückstellkräfte keinen Verschleiß am Käfig bewirken.
Erfindungs gemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß Käfig und Stützzapfen einstückig ausgebildet und aus einem polymeren Werkstoff gefertigt sind und daß der Stützzapfen zumindest über einen Teil seiner axialen Länge von einem Metallring um- schlössen ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des bogenförmigen Käfigs ist sichergestellt, daß sich beliebig in Größe und Abmessung unterschiedlich geformte aus eigentlichem Käfigsegment und Stützzapfen bestehende einstücki- ge Käfige problemlos herstellen lassen. Der mit dem Stützzapfen verbundene Metailring sorgt dafür, daß einerseits an der Kontaktstelle Käfigsegment und Nachführeinrichtung das Käfigsegment eine ausreichende Festigkeit gegenüber der Kontaktpressung hat und daß andererseits eine ausreichende Verschleißfestigkeit gegenüber der Gleitbewegung zwischen Stützzapfen und Nachführeinrichtung gegeben ist. Der Metallring dient also als Verschleißschutz, da bei einem direkten Kontakt des Stützzapfens mit der Nachführeinrichtung mit einem erheblichen Verschleiß des polymeren Werkstoffes an der Kontaktstelle zu rechnen wäre. Auch weist der Metallring gegenüber dem polymeren Werkstoff eine erheblich größere zulässige Flächenpressung auf.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in Unteransprüchen 2 bis 5 be- schrieben. So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, daß der Metallring aus einem Stahlwerkstoff besteht und einer Wärmebehandlung unterworfen ist. Durch diese Wärmebehandlung kann der Stahlwerkstoff mit erheblich gesteigerten Festigkeitswerten versehen werden. Aus Anspruch 3 geht hervor, daß der Metallring an seiner inneren Mantelfläche einen Vorsprung aufweisen soll. Da- durch ist sichergestellt, daß durch den so entstandenen Formschluß eine unverlierbare Bindung zwischen Stützzapfen und Metallring entstanden ist. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 4 soll der Metallring wenigstens über einen Teil seines Umfanges eine Einbauchung aufweisen. Diese radial nach innen gerichtete Einbauchung sorgt einesteils dafür, daß, wie vorstehend beschrieben, eine formschlüssige Verbindung zwischen Stützzapfen und Metallring entstanden ist und daß anderenteils in der Einbauchung auf der Mantelfläche des Metallringes die Nachführeinrichtung sicher geführt werden kann. Schließlich geht aus Anspruch 5 hervor daß der Metallring an seiner innenliegenden Stirnfläche von Käfigmaterial umspritzt sein soll.
Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Figur 1 einen Radialschnitt durch ein bogenförmiges Wälzlagersegment,
Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie ll-ll in Figur 1 ,
Figuren 3, 4 und 5 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z in Figur 2, Figur 6 einen Längsschnitt durch eine hydraulische Axialkolbenmaschine
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Gemäß Figur 6 besteht die Axialkolbenmaschine aus der Zylindertrommel 1 , die auf der Welle 2 angeordnet ist, wobei die Welle 2 je nach Verwendung der Maschine als Pumpe oder als Motor Antriebs- oder Abtriebswelle ist. Die Welle 2 ist in einem nur mit den Gehäuseteilen 3 und 4 zusammengesetzten Gehäuse über die Lager 5 und 6 gehalten. Innerhalb der Zylindertrommel 1 sind in Zylinderbohrungen 7 Kolben 8 angeordnet, die sich über Gleitschuhe 9 an der Schrägscheibe 10 abstützen. Die Schrägscheibe 10 weist die zylindrische Lagerfläche 11 auf, die der hohlzylindrischen Lagerfläche 12 im Gehäu- seteil 4 gegenüber liegt. Der Hub der Kolben 8 in den Zylinderbohrungen 7 wird nun in bekannter Weise durch Veränderung der Winkelstellung α der Schrägscheibe 10 gegenüber der Achse 13 der Welle 2 verändert. Dazu greift beispielsweise an einem nicht gezeichneten fest mit der Schrägscheibe 10 verbundenen Hebel eine ebenfalls nicht dargestellte Verstellvorrichtung an.
In dem Lagerspalt zwischen den Lagerflächen 11 und 12 ist das in Figur 1 dargestellte Wälzlagersegment 14 angeordnet, dessen Wälzkörper 15 durch den Käfig 16 geführt und gehalten sind. Wie insbesondere die Figuren 2, 3, 4 und 5 zeigen ist der Käfig 16 rechtseitig mit dem Stützzapfen 17 verbunden und dieser Stützzapfen ist über einen Teil seiner axialen Ausdehnung von dem Metallring 18 umgeben. Dieser Metallring 18 kann nun gemäß den Figuren 3 und 4 mit einem radial nach innen gerichteten Vorsprung 19 versehen sein, so daß eine formschlüssige Verbindung zwischen Metallring 18 und Stützzapfen 17 gebildet ist. Wie Figur 4 weiter zeigt, kann der Metallring 18 an seiner äuße- ren Mantelfläche auch mit einer wenigstens teilweise umlaufenden Einbauchung 20 versehen sein, in die gegebenenfalls die Nachführeinrichtung eingreifen kann. Schließlich ist in Figur 5 ein Metallring dargestellt, dessen linksseitig liegende, innere Stirnfläche von Käfigmaterial umspritzt ist. Bezugszeichen
Zylindertrommel
Welle
Gehäuse
Gehäuse
Lager
Lager
Zylinderbohrung
Kolben
Gleitschuh
Schrägscheibe zylindrische Lagerfläche hohizylindrische Lagerfläche
Achse
Wälzlagersegment
Wälzkörper
Käfig
Stützzapfen
Metallring
Vorsprung
Einbauchung

Claims

Patentansprüche
1. Schrägscheiben-Schwenklager für eine hydraulische Axialkolbenma- schine, bei der zwischen einer hohizylindrischen Lagerfläche (12) für die
Schrägscheibe (10) in einem Gehäuse (4) und einer zylindrischen Lagerfläche (11 ) an der Schrägscheibe (10) Wälzlagersegmente (14) angeordnet sind, die in bogenförmigen Käfigen (16) gehalten sind, wobei die Käfige (16) als Massivkäfige ausgebildet sind und einen Stützzapfen (17) zur Rückstellung des Käfigs (16) bei Abweichung aus einer Sollage aufweisen, dieser Stützzapfen (17) parallel zu den Wälzkörpertaschen verläuft und über die Käfigbreite hinausragt und mit einer Rückführeinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß Käfig (16) und Stützzapfen (17) einstückig ausgebildet und aus einem polymeren Werkstoff gefertigt sind und daß der Stützzapfen (17) zumindest über einen Teil seiner axialen Länge von einem Metallring (18) umschlossen ist.
2. Schrägscheiben-Schwenklager nach Anspruch 1 , dadurch gekenn- zeichnet, daß der Metallring (18) aus einem Stahlwerkstoff besteht und einer Wärmebehandlung unterworfen ist.
3. Schrägscheiben-Schwenklager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (18) an seiner inneren Mantelfläche einen Vorsprung (19) aufweist.
4. Schrägscheiben-Schwenklager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (18) wenigstens über einen Teil seines Umfanges eine Einbauchung (20) aufweist.
5. Schrägscheiben-Schwenklager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (18) an seiner innen liegenden Stirnfläche von Käfigmaterial umspritzt ist.
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