DE1453433C3

DE1453433C3 - Hyraulische Radialkolbenmaschine

Info

Publication number: DE1453433C3
Application number: DE1453433A
Authority: DE
Inventors: Karl Hayama Kanagawa Eickmann (Japan)
Original assignee: BREINLICH RICHARD DR 7120 BIETIGHEIM
Current assignee: BREINLICH RICHARD DR 7120 BIETIGHEIM
Priority date: 1962-06-20
Filing date: 1962-06-20
Publication date: 1975-05-28
Also published as: CH442021A; DE1453433A1; DE1453433B2; US3255706A

Description

sehen, an dessen Enden die Verbreiterungen 3 angeordnet sind. Der Kanal 8 stellt die Verbindung von der Kolbenunterseite zu der mit den dreieckförmig auslaufenden Enden 22 versehenen Steuernut 5 her, die ihrerseits durch den Kanal 7 im Schwenkkörper 4 und im Kolbenschuh 2 mit der in der Oberfläche des letzteren vorgesehenen Ausnehmung 6 verbunden ist. Der Schwenkkörper 4 ist ferner mit den Steuerkanälen 16 und 17 ausgerüstet, die — wie F i g. 1 zeigt — bei Mittellage des Kolbenschuhes 2 die Zuführungskanäle 9 und 11 mit den Entlastungsleitungen 18 bzw. 19 verbinden. Andererseits verbindet der Zuführungskanal 9 den Steuerkanal 16 mit der Druckausgleichsfläche 10 und der Zuführungskanal 11 den Steuerkanal 17 mit der Druckausgleichsfläche 12. Die Entlastungsleitung 18 führt zu dem die Druckausgleichsfläche 10 umgebenden Entlastungskanal 20, während die Entlastungsleitung 19 mit dem die Druckausgleichsfläche 12 umgebenden Entlastungskanal 21 verbunden ist. Mit den Pfeilen 15 ist das vom Zylinder her auf die Unterseite des KoI-bens 1 wirkende Druckfeld bezeichnet, während über den Kolbenschuh 2 auf den Kolben 1 das durch die Pfeile 14 gekennzeichnete Druckfeld wirkt.

Der Kolbenschuh 2 und der Kolben 1 der F i g. 2 sind mit geringfügigen Ausnahmen wie die der F i g. 1 ausgeführt. Diese Ausnahmen bestehen darin, daß im Kolben 1 der F i g. 2 die Entlastungskanäle 20 und 21 und die zu diesen führenden Entlastungsleitungen 18 bzw. 19 fehlen, während im Schwenkkörper 4 der F i g. 2 die beiden Steuerkanäle 16 und 17 fehlen. Die F i g. 3 bis 5 zeigen den Kolbenschuh 2 der F i g. 1 im Querschnitt, in der Ansicht und in der Draufsicht. Die Verbreiterungen sind mit 3, die Ausnehmung in der Oberfläche des Kolbenschuhes 2 mit 6 bezeichnet. Diese Ausnehmung 6 ist durch den Kanal 7 im Schwenkkörper 4 und im KoI-benschuh 2 mit der am unteren Ende des Schwenkkörpers 4 vorgesehenen Steuernut 5 verbunden, deren dreieckförmig auslaufenden Enden mit 22 gekennzeichnet sind. Weiterhin ist der Schwenkkörper 4 mit den Steuerkanälen 16 und 17 versehen.

Die F i g. 6 und 7 zeigen einen Längsschnitt bzw. eine Ansicht des Kolbens 1 der Fig. 1. Der Kanal8 stellt die Verbindung von der Unterseite des Kolbens 1 zu dessen Bohrung 23 her. Die an der Bohrung 23 endenden Zuführungskanäle 9 und 11 enden andererseits an den Druckausgleichsflächen 10 bzw. 12. Die Entlastungsleitung 18, die an der Bohrung 23 und an der Oberfläche des Kolbens 1 endet, ist andererseits mit dem die Druckausgleichsfläche 10 umgebenden Entlastungskanal 20 verbunden. Die Entlastungsleitung 19 endet ebenfalls an der Bohrung 23 und an der Oberfläche des Kolbens 1 und steht andererseits mit dem die Druckausgleichsfläche 12 umgebenden Entlastungskanal 21 in Verbindung.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung sei kurz an Hand der F i g. 1 und 2 erläutert. In der F i g. 1 nimmt der Kolbenschuh 2 seine Mittellage ein, d. h. er ist nach keiner der beiden Seiten ausgeschwenkt. Dann ist die Richtung des Druckfeldes 14 senkrecht zur Oberfläche des Kolbenschuhes 2, insbesondere parallel zur Kolbenachse gerichtet. Ist jedoch der Kolbenschuh 2 beispielsweise nach rechts — wie F i g. 2 zeigt — ausgeschwenkt, dann ergibt sich aus dem Druckfeld 14 eine Komponente, die senkrecht auf der Kolbenachse steht, und den Kolben 1 nach links gegen die Zylinderwand drückt, was zu erhöhter Reibung zwischen dem linken Teil des Kolbens 1 und der diesem Veil gegenüberliegenden Zylinderwand führen würde. Um diese Reibung zu vermeiden, wird durch das Ausschwenken des Kolbenschuhes nach rechts das Druckausgleichsfeld 12 über den Zuführungskanal 11 und die Steuernut 5 mit dem Druckfeld 15 verbunden. Es herrscht dann in allen mit einander verbundenen Kanälen 8, 11, der Steuernut 5 und dem Druckausgleichsfeld 12 gleicher oder nahezu gleicher Druck. Die nach links gerichtete Komponente des Druckfeldes 14 ist dem Druckfeld 13 gleich, und die senkrecht nach unten gerichtete Komponente ist dem Druckfeld 15 gleich, dann herrscht Kräftegleichgewicht zwischen allen Drücken am Kolben 1 und am Kolbenschuh 2. Bei diesem idealen Zustand des totalen Ausgleiches schwimmen Kolben und Kolbenschuh zwischen Druckfeldern, ohne jegliche Reibung mit den umgebenden mechanischen Teilen.

Um sicherzustellen, daß zur Ausbildung des Druckes im Druckausgleichsfeld 12 eine gewisse Zeit erforderlich ist, in der der Druck allmählich ansteigt, läuft die Steuernut an ihren Enden in spitzem Dreiecksquerschnitt aus, so daß bei geringer Ausschwenkung des Kolbenschuhes 2 aus seiner Mittellage nur eine geringe Verbindung zwischen Steuernut 5 und Zuführungskanal 11 besteht. Für das Ausschwenken des Kolbenschuhes 2 aus seiner Mittellage auf die entgegengesetzte Seite gilt das Gesagte entsprechend.

Ferner ist — wenn der Kolbenschuh 2 der F i g. 1 seine Mittellage einnimmt — das Druckausgleichsfeld 12 über den Zuführungskanal 9 und über den Steuerkanal 16 im Schwenkkörper 4 mit der Entlastungsleitung 18 verbunden, die bis zur Oberfläche des Kolbens 1 geführt ist. Ebenso ist das Druckausgleichsfeld 12 über den Zuführungskanal 11, den Steuerkanal 17 mit der Entlastungsleitung 19 verbunden, die ebenfalls bis zur Oberfläche des Kolbens 1 geführt ist.

Schwenkt der Kolbenschuh 2 aus seiner Mittellage z. B. — wie F i g. 2 zeigt — nach rechts aus, so bleibt zwar die Verbindung zwischen den Teilen 9, 10, 18, 20 erhalten, die Verbindung des Steuerkanals 17 mit dem Zuführungskanal 11 wird jedoch unterbrochen, der nunmehr mit der Steuernut 5 in Verbindung kommt, so daß Druckmittel aus dem Druckfeld 15 über den Kanal 8, die Steuernut 5, die Zuführungsleitung 11 ins Druckausgleichsfeld 12 gelangt, in welchem also ein höherer Druck als in dem dieses Druckausgleichsfeld 12 umgebenden Entlastungskanal 21 herrscht Zwischen der Kolbenwand und der Zylinderinnenwand besteht also vom Druckausgleichsfeld 12 zum Entlastungskanal 21 hin ein Druckgefälle. Beim Ausschwenken des Kolbenschuhes 2 auf die entgegengesetzte Seite gilt das Gesagte entsprechend. Durch die Anordnung der Entlastungskanäle zu den zugehörigen Druckausgleichsfeldern ergibt sich die Möglichkeit die Größe der Zone des Druckgefälles und dessen Verlauf im gewünschten Sinne zu beeinflussen. Bei der Berechnung und der praktischen Ausbildung der Druckausgleichsfelder muß dieses Druckgefälle berücksichtigt werden.

Die F i g. 8 und 9 zeigen einen Längs- bzw. Querschnitt durch eine hydraulische Radialkolbenmaschine, in die Kolben 1 mit schwenkbar angesetzten Kolbenschuhen 2 gemäß der F i g. 2 eingebaut sind. Das Gehäuse der Maschine ist mit 36 bezeichnet. Durch die Verschraubungselemente 25 und 26 ist der Regelring 27 mit der Hubverstellung 24 verbunden. Der Führung dieses Regelringes 27 dienen die Segmente 28. Innerhalb des Umlaufringes 29 ist der Rotor 30 angeordnet. Durch das Bezugszeichen 35 ist ein Radiallager und durch das Bezugszeichen 36 sind Supportringe bezeich-

net. In 3erSteuerwelle31 sind die beiden Leitungen 32 und 33 zur Zu- und Ableitung der Arbeitsflüssigkeit zu den in den Radialzylindern des Rotors 30 gebildeten Arbeitskammern 34 untergebracht. Herrscht in der Leitung 32 der höhere Druck, so pflanzt er sich auch in die mit ihr verbundenen Arbeitskammern 34 fort und bildet unter den Böden der entsprechenden Kolben 1 die Druckfelder 15. Von diesen Druckfeldern 15 pflanzt sich der höhere Druck über die Kanäle 8, die Steuernut 5 und die Zuführungskanäle 11 der betreffenden Kolben bzw. Kolbenschuhe zu deren Druckausgleichsflächen 12 fort. Die eine Komponente des in der Ausnehmung 6 zwischen den Kolbenschuhen 2 und dem Umlaufring 29 herrschenden Druckes wird über die entsprechenden Kanäle 7, die Steuernut 5 und die entsprechenden Kanäle 11, sowie über die entsprechenden Druckausgleichsfelder 12 durch die Flüssigkeit ohne mechanisches Zwischenglied direkt auf die Wand des zugehörigen Zylinders übertragen.

ren Totpunkt überlaufen, sind in Mittel- oder Normallage, also ohne Ausschwenkung, ihre Druckausgleichsflächen sind von den Druckmittelzuführungen getrennt.

Dieses Spiel findet in allen Zylindern statt, die mit der Leitung 32 verbunden sind, wenn die Hubverstellung 24 mit dem Regelring 27 — wie F i g. 9 zeigt — nach oben verstellt ist.

1st hingegen die Hubverstellung 24 über die Mittellage hinaus verstellt, dann schwenken die betreffenden Kolbenschuhe entgegengesetzt aus, und für die Druckausgleichsfelder 10 aller Kolben, deren zugehörigen Arbeitskammern 34 mit der Leitung 32 verbunden sind, erfolgt sinngemäß das gleiche.

Bei allen Kolben und Kolbenschuhe in Zylindern, deren Arbeitskammern 34 mit der Leitung 33 verbunden sind, wird jeweils die andere entgegengesetzte Druckausgleichsfläche beaufschlagt. Die Kolbenschuhe, deren zugehörige Arbeitskammern 34 den äußeren oder inne-

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Hydraulische Radialkolbenmaschine mit im Rotor radial angeordneten Zylindern und in diesen Zylindern hin- und herbewegten Kolben, die mittels an ihnen schwenkbar angesetzter Kolbenschuhe an in Umfangsrichtung der Maschine verlaufenden, radial äußeren Führungsflächen geführt sind, wobei die Kolbenschuhe mit gegenüber dem Zylinderdurchmesser schmalerem Kolbenschuh-Zentralteil und an diesem angebrachte Verbreiterungen ausgebildet sind, und der Kolbenschuh-Zentralteil bei Umlauf zeitweise in die teilweise seitenoffenen Zylinder eintaucht, und wobei diese Verbreiterungen symmetrisch zu der zur Rotorachse parallelen Mittellinie des Kolbenschuh-Zentralteiles ausgebildet sind und zusammen mit diesem an einer durchgehenden Führung anliegen und eine der Flächen des durch zwei Flächen etwa gleicher Radien um eine gemeinsame Mitte gebildeten Schwenkgelenks zwischen Kolben und Kolbenschuh am Kolbenschuh-Zentralteil ausgebildet ist, nach Hauptpatent 1 403 748, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Kolben (1) umschlossene Teil des Schwenkkörpers (4) mit einer Steuernut (5) versehen ist, in welche etwa radial im Kolben (1) ausgebildete und zu den Druckausgleichsflächen (10. 12) führende Kanäle (9, 11) jeweils in einer bestimmten Drehlage des Schwenkkörpers (4) münden.

Gegenstand des Htuptpatents 1403 748 ist eine hydraulische Radialkolbenmaschine mit im Rotor radial angeordneten Zylindern und in diesen Zylindern hin- und herbewegten Kolben, die mittels an ihnen schwenkbar angesetzter Kolbenschuhe an in Umfangsrichtung der Maschine verlaufenden, radial äußeren Führungsflächen geführt sind, wobei die Kolbenschuhe mit gegenüber dem Zylinderdurchmesser schmalerem Kolbenschuh-Zentralteil und an diesem angebrachten Verbreiterungen ausgebildet sind, und der Kolbenschuh-Zentralteil bei Umlauf zeitweise in die teilweise seitenoffenen Zylinder eintaucht, und wobei diese Verbreiterungen symmetrisch zu der zur Rotorachse parallelen Mittellinie des Kolbenschuh-Zentralteils ausgebildet sind, und sie zusammen mit diesem an einer durchgehenden Führung anliegen und eine der Flächen des durch zwei Flächen etwa gleicher Radien um eine gemeinsame Mitte gebildeten Schwenkgelenks zwischen Kolben und Kolbenschuh am Kolbenschuh-Zentralteil ausgebildet ist.

Es sind Kolben mit an ihnen schwenkbar angesetzten Kolbenschuhen für hydraulische Pumpen und Motore (französische Patentschrift 1 260 243) bekannt, bei denen zwischen Kolben und Kolbenschuh eine Steuernut vorgesehen ist, deren Ausgestaltung und/oder Abmessung derart ist, daß diese Steuernut einerseits über einen Kanal im Kolbenschuh mit der Ausnehmung in dessen Oberfläche und andererseits über einen Kanal im Kolben mit dem zugehörigen Zylinder auch dann noch in Verbindung bleibt, wenn der Kolbenschuh nach der einen oder anderen Seite vollständig ausgeschwenkt ist. Weiterhin ist eine Einrichtung zum vollen oder teilweisen Ausgleich des Kolbengewichtes bei liegend angeordneten Kraft- oder Arbeitsmaschinen, insbesondere Materialprüfmaschinen, unter Verwendung von Druckpolstern (deutsche Patentschrift 847 387) bekannt, bei der zur Ermöglichung der Zuführung eines gesonderten Druckmittels an der Unterseite des Zylinders oder von einer zentralen Bohrung des Kolbens aus

in diesem radiale Bohrungen eingearbeitet sind. j

Keiner dieser bekannten Anordnungen ist jedoch ein !

Hinweis darauf zu entnehmen, daß durch das Aus- i schwenken des Kolbenschuhes aus seiner Mittellage j

ίο nach der einen oder anderen Seite ein Druck auf die j Zylinderwand entsteht, dessen Größe und Richtung von dem Grad bzw. der Seite des Ausschwenkens des Kolbenschuhes abhängt. Um so weniger sind aber durch diese Anordnungen Mittel zum vollen oder teilweisen Ausgleich des sich in Größe und Richtung in Abhängigkeit vom Grad und von der Richtung der Abweichung des Kolbenschuhes aus seiner Mittellage ändernden Druckes auf die Zylinderwand bekannt oder nahegelegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde bei einer hydraulischen Radialkolbenmaschine der eingangs erwähnten Art den sich in Größe und Richtung in Abhängigkeit von der Größe und Richtung der Abweichung des ausschwenkenden Kolbenschuhes aus seiner Mittellage ändernden Druck auf die Zylinderwand vollkommen oder nahezu vollkommen auszugleichen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der vom Kolben umschlossene Teil des Schwenkkörpers mit einer Steuernut versehen ist, in welche etwa radial im Kolben ausgebildete und zu den Druckausgleichsflächen führende Kanäle jeweils in einer bestimmten Drehlage des Schwenkkörpers münden.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß der zeitweise auf die Zylinderwand ausgeübte Druck aufgehoben wird, so daß die Reibung zwischen Zylinderwand und sich ein- und auswärts bewegendem Kolben auf ein Mindestmaß reduziert und dadurch der Wirkungsgrad der Maschine erhöht wird.

An Hand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel näher erläutert, in denen alle zum Verständnis nicht erforderlichen Teile fortgelassen oder ohne Bezugszeichen ausgeführt und für analoge Teile gleiche Bezugszeichen oder Bezugsziffern verwendet sind.
F i g. 1 zeigt einen Kolben mit schwenkbar angesetztem Kolbenschuh und den radial im Kolben ausgebildeten Kanälen, die jeweils in einer bestimmten Schwenklage des Kolbenschuhes (bzw. des Schwenkkörpers) die Steuernut mit den Druckausgleichsflächen verbinden;
F i g. 2 zeigt eine Abwandlung der Ausführung nach F i g. 1 bei der Entlastungsleitungen fortgelassen sind;

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Kolbenschuh der F i g. 1;

F i g. 4 zeigt die Ansicht des Kolbenschuhes 2 der Fig.3;

F i g. 5 gibt die Draufsicht auf den Kolbenschuh der F i g. 3 wieder;

F i g. 6 zeigt einen Längsschnitt durch den Kolben der F i g. 1;

F i g. 7 gibt die Ansicht des Kolbens der F i g. 6 wieder;

F i g. 8 zeigt einen Längsschnitt durch eine hydraulische Radialkolbenmaschine, in die Kolben mit schwenkbar angesetzten Kolbenschuhen gemäß der F i g. 1 eingebaut sind;

F i g. 9 gibt einen Querschnitt durch die Anordnung der F i g. 8 wieder.

Der Kolben 1 der F i g. 1 ist mit dem in seiner Bohrung 23 schwenkbar angeordneten Kolbenschuh 2 ver-