Steuereinrichtung für die Druckölfelder an der Oberfläche des Kolbens eines hydraulischen Axialkolbengetriebes Es sind hydraulische Axialkolbengetriebe be kannt, bei welchen die in einer Zylindertrommel genau oder angenähert parallel zur Zylindertrommel achse arbeitenden Kolben an ihrem äusseren Ende eine Gelenkkugel tragen, die in einem beweglichen Schuh sitzt und sich mit diesem gegen eine meist feste, manchmal aber wenigstens mit der mittleren Umfangsgeschwindigkeit der einzelnen Kolben mit rotierende Triebscheibe stützen.
Um in der bei anderen Bauarten derartiger Ge triebe bekannten Weise den starken Seitendruck der Kolben auf die Zylinderwand durch Einleitung von Hochdrucköl an den belasteten Stellen zu beseitigen, wäre es in Anlehnung an diese Bauarten nötig, eine grössere Anzahl von Kanälen von der Gelenkkugel fläche zu den Gleitflächen des Kolbens zu führen. Da nun hier die Gelenkkugel mit Hilfe eines Halses, dessen Durchmesser notwendigerweise kleiner sein muss als derjenige des Kolbens, mit diesem letzteren verbunden ist, ist die Herstellung derartiger Kanäle durch Bohrungen mit grossen Schwierigkeiten ver knüpft.
Erfindungsgemäss wird diese Schwierigkeit dadurch beseitigt, dass die Ölzufuhr zu den Ent lastungsfeldern vermittels eines in eine zentrale Boh rung des Kolbens eingesetzten Stiftes erfolgt, wobei dieser Zufuhr dienende ölzufuhrkanäle in einer der Passflächen zwischen Kolben und Stift angebracht sind. Nachstehend wird anhand der Zeichnungen die Erfindung an Beispielen erläutert.
Iri Abb. 1 ist eine Kolbengetriebeeinheit, welche sowohl als Ölpumpe wie auch als Ölmotor arbeiten kann, mit Kolben 1 und der dazugehörigen Zylinder trommel 2 sowie den Steueröffnungen 3 und der Steuerfläche bei 4 dargestellt. Die Steuerung der Entlastungsfelder bei dieser an sich sonst bekannten Bauweise geschieht nun unter Vermittlung einer zentralen Bohrung des Kolbens, in welche der Stift 8 dichtschliessend eingesetzt ist, dessen Oberfläche mit Kannellierungen 18 in Form schraubenartig gewundener Ölkanäle ausgestattet ist.
In Abb.2 ist ein in den Kolben eingesetzter Stift 8 in ver grössertem Massstab dargestellt. Er enthält eine Längsdurchbohrung 9, und in diese kann Drucköl aus dem Kanal 10 eintreten. Damit keine störenden Fremdkörper etwa die Ölkanäle verstopfen können, geschieht die Ölzufuhr aus dem Hochdrucköl füh renden Kanal 10 über eine oder mehrere Quer bohrungen 11 und eine Ringnut 12, wodurch in bekannter Weise der Fremdkörpereintritt verwehrt wird, jedoch genügend Öl zur Verfügung steht,
ins besondere wenn man etwa die Kolbenoberfläche neben dieser Ringnut 12 etwas kleiner als den sonstigen Kolben in ihrem Durchmesser ausführt oder mit Abflachungen, feinen Nuten oder dergleichen versieht.
Das durch die Bohrung 9 strömende Drucköl wird nun der Oberfläche der Kugel 7 zugeführt, wobei der eingepresste Stift 8 zweckmässig zusammen mit der Kugel 7 fertig geschliffen wird, evtl. unter Berücksichtigung einer Vertiefung für den Körner einer Werkzeugmaschine, jedoch so, dass die Ölkanäle 18 nicht in ständiger Verbindung mit der Drucköl- zufuhrbohrung 9 stehen, wenn die Hohlkugelfläche in dem Schuh 13 sie bedeckt.
In dem Schuh 13 wird zweckmässig eine kleine Aussparung 14 mit scharfen oder gerundeten Kanten vorgesehen, welche kleiner als der Stift 9 abzüglich seiner Kanneuerungen im Durchmesser hergestellt wird, so dass bei Mittellage des Schuhes 13 die Druckölzufuhr zu den Kanälen 18 geschlossen oder wenigstens zweckmässigerweise etwas gedrosselt wird. Wird nun der Schuh 13, wie in Abb. 1 gezeigt, nach links geneigt, so lässt sich offenbar erreichen, dass nur die linksseitigen Kannelierungen am oberen Ende des Stiftes 9 mit Drucköl versorgt werden, die übrigen dagegen verschlossen sind.
Die schrauben förmigen Kannelierungen werden nun entweder als Rechts- oder Linksgewinde so ausgeführt, dass sie auf der Entfernung zwischen dem äusseren Kugelende bis zu den ersten Druckölzufuhrkanälen bei 15 eine Verdrillung von rund 180 ergeben. Hierdurch wird es möglich, dass Drucköl bei dieser Neigung des Schuhes gerade zu demjenigen Druckölkanal 15 ge langt, welcher der Seite des Kolbens zugeordnet ist, bei welcher die höchste Flächenpressung durch die Drehmomentübertragung eintritt.
Durch die darge- stellten Verteilungsnuten 151 (vgl. Abb.3) kann dann das Druckölfeld so weit, wie man dies für zweck mässig hält, ausgedehnt werden, jedoch nicht so weit, dass bei weitmöglichst aus dem Zylinder herausge zogenen Kolben etwa diese Verteilungsnuten schon zu nahe an die Endbegrenzung der Zylinderlaufbahn kommen.
Damit ist die selbsttätige Steuerung der Druck- ölfelder entsprechend der jeweiligen Lage der An- presskräfte erreicht, ohne dass es etwa nötig wäre, durch den verhältnismässig engen Hals, mit welchem die Gelenkkugel mit dem Kolben verbunden ist, eine grössere Anzahl von Bohrungen hindurchzuführen, was insbesondere auch ohne schädliche Schwächung der Tragfähigkeit dieser hoch beanspruchten Ver bindungsstelle unmöglich wäre.
Es ist nun richtig, dass eine wenn auch wesentlich schwächere Anpres- sung auch im inneren Kolbenende zu gewärtigen ist, allerdings liegt diese an der linken Seite des Kolbens, wenn der Schuh 13 so wie in Abb. 1 dargestellt geneigt ist.
Die Hinübertransportierung des Drucköls zu den Entlastungsnuten 161, die dieses innere Kol benende versorgen, geschieht einfach dadurch, dass man etwa mit derselben Schraubensteigung den Druckölstrom jeder einzelnen Kannelierung nochmals um 180 verdreht, wobei hierfür entweder besondere Kannelierungen oder aber die gleichen in Verlän- gerung vorgesehen werden können.
In den meisten Fällen wird man jedoch hierauf verzichten können, da die Anpresskräfte am inneren Kolbenende aus augenscheinlichen Gründen viel geringer sind. Man kann dann den Stift 9 beinahe auf seine Hälfte ver kürzen, etwa so, dass sein Kopf 17 schon in der Nähe der hauptsächlichen Zufuhrkanäle 15 liegt, womit sich die Herstellung vereinfacht, da man bis zu dieser Stelle den Druckölzuführungsraum mit entsprechend grösserem Durchmesser verlängern kann und nur einen entsprechend kurzen Drossel- und Umleitungsstift 8 mit den Kannelierungen auszu führen hat.
Mit einer kleinen baulichen Änderung ist es ferner möglich, dasselbe mit einem Stift zu erreichen, dessen Kanneuerung gerade und nicht etwa schrau- benlinienförmig gewunden ist, vgl. Abb. 5. In diesem Fall ist auf die Anordnung gesteuerter Druckölfelder am inneren Kolbenende verzichtet.
Die Steuerung der Entlastungsdruckölfelder am stärker belasteten äusseren Kolbenteil geschieht über eine Anzahl, etwa 6, in den Kugelkopf des Kolbens schräg einge bohrter Steuerlöcher 10, welche Drucköl aus der Ringnut 14 erhalten, sobald und soweit man diese durch entsprechende Neigung des Gleitschuhes 7 miteinander in Verbindung bringt.
Hierzu gehört auch noch eine Bohrung 25 oder auch mehrere der artige Bohrungen, welche die Ringnut 14 mit dem mittleren Teil der Gleitfläche des Schuhes 7 ver binden, woselbst in der Regel ohnedies Hochdruck eingeführt wird.
Ein Stift 17 kann sodann über eine entsprechende Anzahl, etwa 6 Kanneuerungen 26, die Verbindung mit den Bohrungen 11 und von dort mit den Entlastungsfeldern 12 herstellen, welche genau wie bei der Ausführung nach Abb. 1 an der Kolbenoberfläche anzuordnen sind.
Bei dieser An ordnung der Kanneuerungen im Stift 17 ergibt sich offenbar bei der hier beschriebenen Art der Steuerung die richtige Ab- und Zuschaltung der einzelnen Druckölfelder 12, so dass hier also die Verein fachung, welche die gerade Kannelierung bringt, an gewendet werden kann.
Wenn man freilich auch noch von der Umgebung der Kanäle<B>11</B> ausgehend auch noch Druckölfelder am oberen Kolbenende ähnlich wie in Abb. i steuern wollte, so wäre hierfür eine Verdrillung der entsprechenden anschliessenden Teile der Kannelierung um 180 erforderlich, so dass wenig stens ein oberer Teil des entsprechend verlängerten Stiftes <B>17</B> auch hier schraubenförmig gewundene Kanneuerungen erhalten müsste.
Die Erfindung kann auch sinngemäss für Kolben getriebe angewendet werden, bei welchen die Zy linderachsen nicht genau parallel zur Drehachse der Zylindertrommel liegen, sondern zu dieser etwas geneigt sind, da dies für die Funktion des Getriebes als solches und die Entstehung der Seitenkräfte auf dem Kolben unwesentlich ist, insbesondere wenn man wie in diesen Fällen üblich dem Gleitschuh und der dazugehörigen Triebscheibe sphärische Flächen gibt.
Endlich ist es auch möglich, in bekannter Weise den Kolben mit einem verstärkten Aussenteil, ge wissermassen einem Kreuzkopf, auszurüsten und die sen mit der erfindungsgemässen Entlastungsvorrich- tung zu versehen.
Control device for the pressure oil fields on the surface of the piston of a hydraulic axial piston transmission Hydraulic axial piston transmissions are known in which the pistons working in a cylinder drum exactly or approximately parallel to the cylinder drum axis carry a joint ball at their outer end, which sits in a movable shoe and is themselves with this support against a mostly fixed, but sometimes at least with the mean circumferential speed of the individual pistons with rotating drive pulley.
In order to eliminate the strong side pressure of the pistons on the cylinder wall by introducing high pressure oil at the stressed points in the manner known in other types of such Ge transmission, it would be necessary based on these types of surface to the joint ball a larger number of channels To guide sliding surfaces of the piston. Since the joint ball is connected to the latter with the aid of a neck, the diameter of which must necessarily be smaller than that of the piston, the production of such channels through bores is linked with great difficulty.
According to the invention, this problem is eliminated in that the oil is supplied to the relief fields by means of a pin inserted into a central bore of the piston, oil supply channels serving this supply being mounted in one of the mating surfaces between the piston and the pin. The invention is explained below using examples with reference to the drawings.
Iri Fig. 1 is a piston gear unit, which can work both as an oil pump and as an oil motor, with piston 1 and the associated cylinder drum 2 and the control openings 3 and the control surface at 4 shown. The control of the relief fields in this otherwise known construction now takes place by means of a central bore in the piston, into which the pin 8 is inserted tightly, the surface of which is equipped with flutes 18 in the form of screw-like wound oil channels.
In Fig.2, a pin 8 inserted into the piston is shown on a larger scale. It contains a longitudinal through-hole 9, and pressurized oil from the channel 10 can enter this. So that no disturbing foreign bodies can clog the oil channels, the oil is supplied from the high-pressure oil leading channel 10 via one or more transverse bores 11 and an annular groove 12, which prevents foreign bodies from entering in a known manner, but sufficient oil is available.
in particular if the diameter of the piston surface next to this annular groove 12 is somewhat smaller than that of the other piston, or if it is provided with flattened areas, fine grooves or the like.
The pressure oil flowing through the bore 9 is now fed to the surface of the ball 7, the pressed-in pin 8 suitably being completely ground together with the ball 7, possibly taking into account a recess for the grain of a machine tool, but in such a way that the oil channels 18 are not in constant communication with the pressure oil supply bore 9 when the hollow spherical surface in the shoe 13 covers it.
In the shoe 13 a small recess 14 with sharp or rounded edges is expediently provided, which is made smaller in diameter than the pin 9 minus its grooves, so that when the shoe 13 is in the middle position, the pressure oil supply to the channels 18 is closed or at least expediently somewhat throttled becomes. If the shoe 13 is now inclined to the left, as shown in FIG. 1, it can evidently be achieved that only the flutes on the left side at the upper end of the pin 9 are supplied with pressure oil, while the others are closed.
The screw-shaped fluting is now designed either as a right-hand or left-hand thread in such a way that it results in a twist of around 180 on the distance between the outer end of the ball and the first pressure oil supply channels at 15. This makes it possible for pressure oil to reach that pressure oil channel 15 with this inclination of the shoe which is assigned to the side of the piston at which the highest surface pressure occurs due to the torque transmission.
Through the distribution grooves 151 shown (see Fig. 3), the pressure oil field can then be expanded as far as is considered appropriate, but not so far that these distribution grooves, for example, when the pistons are pulled out of the cylinder as far as possible come too close to the end limit of the cylinder liner.
This achieves the automatic control of the pressure oil fields in accordance with the respective position of the contact forces without it being necessary, for example, to pass a larger number of bores through the relatively narrow neck with which the joint ball is connected to the piston in particular would be impossible without damaging weakening of the load-bearing capacity of this highly stressed connection point.
It is now correct that a much weaker pressure is to be expected in the inner end of the piston, but this is on the left side of the piston when the shoe 13 is inclined as shown in FIG.
The transfer of the pressure oil to the relief grooves 161, which supply this inner piston end, is done simply by turning the pressure oil flow of each individual fluting again by 180 with approximately the same screw pitch, with either special fluting or the same ones being provided as an extension can be.
In most cases, however, you will be able to do without this, since the pressing forces on the inner piston end are much lower for obvious reasons. You can then shorten the pin 9 almost to its half, so that its head 17 is already near the main supply channels 15, which simplifies the production, since you can extend the pressure oil supply chamber with a correspondingly larger diameter up to this point and only a correspondingly short throttle and diversion pin 8 trainees with the fluting.
With a small structural change, it is also possible to achieve the same thing with a pin, the groove of which is straight and not twisted in the shape of a helix, cf. Fig. 5. In this case, the arrangement of controlled pressure oil fields at the inner piston end is dispensed with.
The control of the relief pressure oil fields on the more heavily loaded outer piston part takes place via a number, about 6, of control holes 10 drilled diagonally into the ball head of the piston, which receive pressure oil from the annular groove 14 as soon as and to the extent that they are connected to one another by a corresponding inclination of the sliding shoe 7 brings.
This also includes a bore 25 or a plurality of similar bores which connect the annular groove 14 with the central part of the sliding surface of the shoe 7, where high pressure is usually introduced anyway.
A pin 17 can then establish the connection with the bores 11 and from there with the relief fields 12 via a corresponding number, about 6 flanges 26, which are to be arranged on the piston surface exactly as in the embodiment according to FIG. 1.
With this arrangement of the fluting in the pin 17, the type of control described here clearly results in the correct disconnection and connection of the individual pressure oil fields 12, so that here the simplification that brings the fluting can be applied.
If, of course, one also wanted to control pressure oil fields at the upper end of the piston starting from the vicinity of the channels 11, similar to that in Fig. I, then the corresponding subsequent parts of the fluting would have to be twisted by 180, so that at least an upper part of the correspondingly elongated pin <B> 17 </B> would also have to receive helically wound flanges here.
The invention can also be applied mutatis mutandis for piston transmissions in which the cylinder axes are not exactly parallel to the axis of rotation of the cylinder drum, but are slightly inclined to this, as this is insignificant for the function of the transmission as such and the development of the side forces on the piston especially if, as is customary in these cases, the sliding shoe and the associated drive pulley are given spherical surfaces.
Finally, it is also possible, in a known manner, to equip the piston with a reinforced outer part, so to speak a crosshead, and to provide this with the relief device according to the invention.