DE2552256C3 - Hydrostatische Axialkolbenmaschine - Google Patents
Hydrostatische AxialkolbenmaschineInfo
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- F04B1/122—Details or component parts, e.g. valves, sealings or lubrication means
- F04B1/124—Pistons
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Axialkolbenmaschine, an deren Kolben ein an seiner
Lauffläche eine Aussparung aufweisender, auf einer Schrägscheibe ablaufender Gleitschuh beweglich angeordnet
ist, wobei der Kolben hohl ausgebildet ist und einen Einsatz aufnimmt und die Aussparung im
Gleitschuh mit dem anderen Ende des Kolbens Ober mindestens einen in den Einsatz eingearbeiteten
Drosselkanal verbunden ist
Um einen Kraftabfall und Verschleiß, der aufgrund des Kontaktes zwischen dem Gleitschuh und der
Schrägscheibe auftritt zu verringern, ist es bereits bekannt, einen Flüssigkeitskanal durch den Kolben bis
in eine Aussparung in der Lauffläche des Gleitschuhes vorzusehen, so daß der Flüssigkeitsdruck am inneren
Ende des Kolbens gleichfalls an der Aussparung zur Verfügung steht und dann zwischen dem Gleitschuh und
der Schrägscheibe wirken kann, wodurch eine Trennkraft zwischen den beiden hervorgerufen wird und ein
Ölfilm entsteht auf dem der Gleitschuh abläuft Eine ideale Anordnung ist dann erreicht wenn die Größe der
Aussparung in dem Gleitschuh derart ist daß eine vollständige hydrostatische Balance ohne bedeutenden
Leckölverlust entsteht Das heißt, die Kraft, die durch den Flüssigkeitsdruck am inneren Ende des Kolbens
ausgeübt wird, sollte genau gleich der Kraft sein, die durch den Flüssigkeitsdruck zwischen dem Gleitschuh
und der Schrägscheibe hervorgerufen wird, wobei kein merklicher Leckölverlust am Steg des Gleitschuhes
auftreten sollte, jedoch kann diese ideale Zuordnung infolge von Herstellungstoleranzen und unterschiedlichen
Einsatzbedingungen schwer herbeigeführt werden.
Bei der Axialkolbenmaschine, von der die Erfindung ausgeht (US-PS 38 28 654), ist im Gleitschuh eine
ausreichend große ausgesparte Fläche vorgesehen, so daß die Kraft am Gleitschuh immer wenigstens so groß
wie die Kraft am inneren Ende des Kolbens ist, wobei eine Drosselstelle in dem Flüssigkeitskanal im Kolben
vorgesehen ist, so daß, wann immer übergroßer Leckölverlust auftritt, ein Druckabfall an der Aussparung
mit dem Ergebnis auftritt, daß der Flüssigkeitsdruck, der den Gleitschuh von der Schrägscheibe
abhebt, reduziert wird, wodurch der Gleitschuh in seine normale Stellung zurückkehren kann. Pie Hauptprobleme
bei derartigen Lösungen bestehen aber darin, daß beim Druckabfall infolge der relativ kleinen Drosselbohrung
die Gefahr von Verstopfungen entsteht, s wodurch wiederum ein Kraftabfall an der Ausnehmung
hervorgerufen wird, was letztlich zur Folge hat, daß der Gleitschuh und die Schrägscheibe nicht mehr von einem
Ölfilm getrennt sind.
ίο von Jean Th ο m a, Carl Hanser Verlag, München 1970,
vorzusehen, mit denen ein Staubdruck abgebaut werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer is hydrostatischen Axialkolbenmaschine nach dem Gattungsbegriff
des Patentanspruches 1 den Drosselkanal für einen großen Druckabfall bei geringer Verschmutzungsempfindlichkeit
und einfacher Herstellbarkeit auszubilden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß
der Drosselkanal aus zylindrisch ausgebildeten Taschen und diese verbindenden, zueinander versetzten und
tangential zur zugehörigen Tasche angeordneten Kanälen besteht
Hierdurch ergibt sich ein einfach herzustellender gewundener Drosselkanal, der durch die ganz bestimmte
Anordnung an den Taschen bewirkt, daß in den Taschen Wirbel entstehen, wodurch der Druck weiter
abgebaut werden kann, so daß letztlich auf die bisher erforderlich gewesenen spiralförmigen Drosselkanäle
mit engen Drosselstellen verzichtet werden kann. Gleichfalls wird bei erhöhtem Flüssigkeitsdurchfluß der
tangentiale Eintritt in jede der Taschen einen Wirbel hervorrufen, der in eine Richtung wirkt die der
Richtung entgegenwirkt in der die Flüssigkeit die Tasche verlassen muß, um zur nächsten Tasche zu
gelangen.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist jeder Kanal eine Tiefe auf, die gleich oder kleiner ist
derjenigen der Tasche, und eine Breite, die kleiner als
der halbe größte Durchmesser der Tasche ist
In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert und in der Zeichnung dargestellt Es zeigt:
Fig. 1 eine hydrostatische Axialkolbenmaschine im Schnitt,
Fig.3 einen Schnitt durch Kolben mit Einsatz nach
der Linie 3-3 in F i g. 2.
Die in F i g. 1 der Zeichnung dargestellte hydrostatisehe
Axialkolbenmaschine weist ein Gehäuse 10, eine Ventilplatte 12 und eine Endplatte 14 auf, die
miteinander durch geeignete Mittel verbunden sind. Eine Antriebswelle 16 ist in dem Gehäuse und der
Ventilplatte über Lager 18 und 20 angeordnet und erstreckt sich durch die Endplatte 14. Eine Zylinderlaufbuchse
22 ist mit der Antriebswelle 16 derart verkeilt daß sie mit ihr gemeinsam umläuft, und ist mit einer
flachen Stirnseite versehen, die normalerweise gegen die flache Stirnseite der Ventilplatte 12 über eine Feder
24 gedrückt wird, die zwischen einem ersten Ring 26 an der Zylinderlaufbuchse und einem zweiten Ring 28, der
gegen einen Seegerring 30 anliegt, vorgesehen ist Der Seegerring 30 ist auf der Antriebswelle 16 angeordnet.
Die Zylinderlaufbuchse 22 ist mit einer Vielzahl von axial sich erstreckenden Zylinderbohrungen 32 versehen,
die an ihrem der flachen Stirnseite abgelegenen Ende offen sind und eine Vielzahl von Kolben 34 hin-
und herbewegbar aufnehmen. Diese stehen aus den
offenen Enden ober. Gleitschuhe 36 sind bewegbar an
den hervorstehenden Enden der Kolben 34 angeordnet und laufen auf einer Schrägscheibe 38 ab, die die
Antriebswelle 16 umgibt. Die Schrägscheibe ist mit dem
Gehäuse IO über Stifte 40 undrehbar verbunden. Die s Gleitschuhe werden lose gegen die Schrägscheibe ober
einen Halterung 42 gehalten.
Die inneren Enden der Zylinderbohrungen 32 sind mit der flachen Stirnseite der Zylinderlaufbuchse über
Kanäle 44 verbunden, die wiederum in nierenförmig ausgebildete Kanäle 46 und 48 übergehen. Letztere sind
in der Ventilplatte 12 vorgesehen und stehen mit Anschlußkanälen SO und 52 in dem Gehäuse 10 in
Verbindung.
Die bisher beschriebene hydrostatische Axialkolbenmaschine ist herkömmlicher Bauart und kann sowohl als
Pumpe als auch als Motor Verwendung finden. Wenn der Flüssigkeitsdruck zu einem der Anschlußkanäle 50
oder 52 gelangt und von dem anderen abgegeben wird, kann die hydrostatische Axialkolbenmaschine als Motor
arbeiten und die Antriebswelle 16 antreiben. Wird die Antriebswelle 16 mechanisch über eine äußere Antriebsqueile
angetrieben, so daß Flüssigkeit durch einen der Anschlußkanäle 50 und 52 angesaugt und dui-ch den
anderen mit hohem Druck abgegeben wird, so arbeitet die hydrostatische Axialkolbenmaschine als Pumpe.
Kolben und Gleitschuh sind am besten anhand der Fi g. 2 und 3 zu erläutern. Hier finden sich im einzelnen
ein Kolbengehäuse 54, ein Kolbeneinsatz 56 und der Gleitschuh 36. Das Ende des Kolbengehäuses, das aus
der Zylinderbohrung übersteht, ist mit einem im wesentlichen kugelförmigen Kopf 58 versehen und kann
eine Kugel 60 darin aufnehmen. Der Gleitschuh 36 ist mit einer schüsselähnlichen Oberfläche 62 versehen, die
komplementär zu dem kugelförmigen Kopf angeordnet ist und gegen diesen anliegt Der Gleitschuh 36 wird
gegen den kugelförmig ausgebildeten Kopf 58 durch eine hohle Niet 64 oder ein ähnliches Befestigungsteil
gehalten, das sich durch den Gleitschuh und die Kugel erstreckt Ober einen Ausschnitt 66 ist ein Detail des
kugelförmigen Kopfes 58 entfernt worden, so daß die Niet 64 nich·. mit der allseitigen Bewegung des
Gleitschuhes 36 an dem kugelförmigen Kopf 58 in Konflikt kommt.
Die Lauffläche des Gleitschuhes 36, die während des Einsatzes mit der Schrägscheibe in Berührung ist, ist mit
einer mittig vorgesehenen Aussparung 68 ausgerüstet, die durch einen Steg 70 begrenzt wird, Üie Aussparung
68 in der Lauffläche des Gleitschuhes 36 wiederum steht in Verbindung mit dem Inneren des hohl ausgebildeten so
Kolbengehäuses 54 durch die hohle Niet 64. Der Gleitschuh 36 und die. Aussparung 68 sind derart
bemessen, daß der an der Aussparung vorhandene Flüssigkeitsdruck in etwa dem Flüssigkeitsdruck am
inneren Ende des Kolbens entspricht, wobei die auf den Gleitschuh ausgeübte Kraft größer ist als die auf das
innere Ende des Kolbens ausgeübte Kraft Da der Druckabfall an dem Steg 70 im wesentlichen linear sein
wird, kann die Querschnittsfläche des Kolbengehäuses 54 größer sein als die Fläche der Aussparung 68 und
kleiner als die Lauffläche des Gleitschuhes. Der Querschnitt des Kolbengehäuses sollte etwas kleiner
sein als die Fläche der Aussparung 68 plus einer Hälfte des Steges 70.
Das Material, aus dem der Kolbeneinsatz 56 für den hohl ausgebildeten Kolben bestehen kann, bildet keinen
Bestandteil der vorliegenden Erfindung, kann aber aus einem relativ leichten synthetischen Material bestehen.
um die Masse des Kolbens so gering wie möglich zu halten, Der äußere Durchmesser des Kolbeneinsatzes
56 ist etwas kleiner als der innere Durchmesser des hohlen Kolbengehäuses 54, wobei der Kolbeneinsatz
mit einer Vielzahl an seinem Umfang vorgesehener hervorstehender Wülste 75 versehen ist, deren äußerer
Durchmesser etwas größer ist als der innere Durchmesser des Kolbengehäuses, Befindet sich nun der
Kolbeneinsatz 56 in dem Kolbengehäuse, so werden die Wülste 75 zusammengepreßt und teilweise abgeschert,
wodurch sich ein Paßsitz zwischen dem Kolbeneinsatz und dem Kolbengehäuse ergibt
Die Oberfläche des Kolbeneinsatzes 56 ist mit einer Reihe von mit gegenseitigem Abstand angeordneten
zylinderförmig ausgebildeten Taschen 76 versehen, die miteinander über Kanäle 78 verbunden sind. Diese sind
tangential zu den Taschen 76 angeordnet, wobei Taschen 76 und Kanäle 78 einen Flüssigkeitskanal durch
den Kolben bilden, so daß Flüssigkeit am inneren Ende des Kolbens (an der rechten Seite mit Bezug auf F i g. 3)
bis zu der Aussparung 68 in der Lauffläche des Gleitschuhes 36 gelangen kann. Die Kanäle 78 sind
schmal genug ausgebildet, so daß sie als öffnungen dienen können, um den Flüssigkeitsfluß zwischen den
Taschen zu drosseln, und haben vorzugsweise eine Breite von ungefähr einem Viertel des Durchmessers
der Taschen und eine Tiefe, die nicht größer ist als die Tiefe der Taschen. Die Wülste, die sich zwischen den
Taschen erstrecken, bewirken, wenn der Kolbeneinsatz eingesetzt ist eine Dichtung, die Leckölverluste
zwischen den Taschen, mit Ausnehme über die Kanäle, verhindert
Unter der Annahme, daß die in F i g. 1 dargestellte hydrostatische Axialkolbenmaschine als ein Motor
betrieben wird, kann für die Betriebsweise des Motors und die verbesserte Gleitschuh- und Kolbenanordnung
folgendes gelten: Druckflüssigkeit wird durch den Anschlußkanal 52 in den Kolben an der hohen Seite der
Schrägscheibe eintreten und bis zur unteren Seite gelangen, so daß der hydraulische Druck, der auf die
Kolben ausgeübt wird, durch die Kolben und die Gleitschuhe auf die Schrägscheibe 38 wirkt, wodurch
eine Drehung der Zylinderlaufbuchse 22 und der Antriebswelle 16 entsteht. Die in die Zylinderbohrungen
32 eintretende Flüssigkeit wird dann durch die Kanäle 78 und die Taschen 76 in dem Kolbeneinsatz 56 bis zu
der hohl ausgebildeten Niet 64 gelangen und dann durch diese bis in die Aussparung 68 in der Lauffläche des
Gleitschuhes 36. Der dann dort vorhandene Flüssigkeitsdruck wird auf den Gleitschuh und die Schrägscheibe
wirken und eine Trennkraft zwischen diesen beiden ausüben, so daß ein kleiner Betrag der Flüssigkeit über
den Steg 70 in das Innere des Gehäuses 10 austritt. Dieser kleine Flüssigkeitsbetrag bewirkt einen Ölfilm
zwischen dem Gleitschuh und der Schrägscheibe, wodurch die Reibung zwischen diesen beiden verringert
wird und der Metall-zu-Metall-Kontakt vermieden ist.
Wenn nun die Trennkraft zwischen dem Gleitschuh und der Schrägscheibe während eines Einsatzes bei hohem
Druck zu groß wird, so daß der Leckölverlust über den Steg 70 ansteigt unJ einen merklichen Kraftverlust
bewirkt, dann wird der Flüssigkeitsfluß durch den Kolben ansteigen. Wegen der Drosselung des Flüssigkeitsflusses,
die durch die Taschen 76 hervorgerufen wird, wird im Kolben ein Druckabfall eintreten.
Gleichfalls wird bei erhöhtem Flüssigkeitsdurchfluß der tangentiale Eintritt in jede der Taschen 76 einen Wirbel
hervorrufen, der in eine Richtung wirkt, die der
ZO OZ ZOO
Richtung entgegenwirkt, in der die Flüssigkeit die Tasche verlassen muß, um zur nächsten Tasche zu
gelangen. Dieser Wirbel wird den Flüssigkeitsabfall in dem Kolben vergrößern. Der Flüssigkeitsabfall im
Kolben wiederum resultiert in einem verringerten Flüssigkeitsdruck in der Aussparung 68 des Gieitschuhes
36, so daß der Gleitschuh wieder auf der Schrägscheibe 38 zur Anlage kommt, wodurch der
Leckölverlust am Steg 70 verringert wird. Somit wirken Kolben und Gleitschuh selbstausgleichend, um ein
Mindestmaß an Lecköl, das zur Schmierung erforderlich ist, aufrechtzuerhalten, wobei eine hydrostatische
Balance gegeben ist. Der weitere Druckabbau, der durch die Wirbelflüsse hervorgerufen wird, erlaubt eine
maximale Größe der Kanäle, da sie nun nicht mehr zu Verstopfungen neigen.
Claims (1)
- Patentansprüche;], Hydrostatische Axialkolbenmaschine, an deren Kolben ein an seiner Lauffläche eine Aussparung aufweisender, auf einer Schrägscheibe ablaufender Gleitschuh beweglich angeordnet ist, wobei der Kolben hohl ausgebildet ist und einen Einsaus aufnimmt und die Aussparung im Gleitschuh mit dem anderen Ende des Kolbens über mindestens einen in den Einsatz eingearbeiteten Drosselkanal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkanal aus zylindrisch ausgebildeten Taschen (76) und diese verbindenden, zueinander versetzten und tangential zur zugehörigen Tasche angeordneten Kanälen (78) besteht2r Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal (78) eine Tiefe aufweist, die gleich oder kleiner ist derjenigen der Tasche (76), und eine Breite, die kleiner als der halbe größte Durchmesser der Tasche ist
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