-
Kolben-Gleitschuh-Element
-
Kolben-Gleitschuh-Element für hydrostatische Kolbenmaschinen, mit
einem an der Gleitfläche einer Hubkurve entlang gleitenden Gleitschuh und einem
in einem Zylinder verschiebbar angeordneten Kolben, wobei Gleitschuh und Kolben
durch ein Kugelgelenk miteinander verbunden sind.
-
Aus der Dt-OS 2 307 953 ist ein Kolben-Gleitschuh-3lement für hydrostatische
Kolbenmaschinen bekannt, das aus einem Gleitschuh und einem Kolben besteht, wobei
der Gleitschuh mit seiner Gleitfläche verschiebbar an einer Hubkurve anliegt und
der Kolben in einem Zylinder bewegbar angeordnet ist. Der Gleitschuh ist mit einem
zum Kolben gerichteten Zapfen versehen, dessen Ende teilweise kugelförmig ausgebildet
ist und in eine koaxiale Bohrung des Kolbens hineinragt, deren Boden entsprechend
dem kugelförmigen Ende des Zapfens ebenfalls kugelförmig ausgebildet ist. Durch
einen in die Bohrung eingesetzten und an dem zum Gleitschuh gerichteten Teil der
Kugel anliegenden Haltering wird das kugelförmige Ende des Zapfens in der Kolbenbohrung
gehalten. Eine Koaxialbohrung im Kolben führt vom Zylinder zum kugelförmigen Boden
der Kolbenbohrung. Von dort führt eine weitere Koaxialbohrung im Gleitschuh bis
zur Gleitfläche, so daß sowohl eine Schmierung des Kugelgelenks im Kolben als auch
der an der Hubkurve anliegenden Gleitfläche durch das im Zylinder befindliche Druckaittel
gegeben ist. Die Herstellung des teilweise kugeligen Endes des Gleitschuh-Zapfens
ist kompliziert und daher auch teuer. Desgleichen ist auch die
Ausbildung
des Halterings zur Befestigung des kugeligen Endes des Zapfens in der Kolbenbohrung
sowie die Befestigung dieses Halterings im Kolben aufwendig. Die Länge des Zapfens
im Gleitschuh bedingt eine große Gesamtlänge des kompletten Gleit-Schuh-Elements,
wodurch z.B. die radiale Abmessung einer Radialkolbenmaschine groß sein muß.
-
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Kolben-Gleitschuh-Element
nach dem Oberbegriff zu schaffen, das einfach aufgebaut und billig herstellbar ist
und kleine Abmessungen des Kolben-Gleitschuh-Eleitrents sowie der kompletten Kolbenmaschine
ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kugelgelenk
aus einer zwischen Gleitschuh und Kolben eingesetzten Kugel besteht, an der Kolben
und Gleitschuh schwenkbar befestigt sind. Da die Herstellung einer separaten Kugel
erheblich einfacher ist als das Ende eines Zapfens kugelförmig auszubilden, ist
die Herstellung des erltndungsgemäßen Gleitschuh-Kolben-Elements sehr billig. Auch
sind keine zusätzlichen komplizierten Bauteile, wie z.B. Halteringe, erforderlich.
Die direkte Anlage der Kugel am Gleitschuh und am Kolben ermöglicht, das erfindungsgemäße
Element mit einer sehr geringen Baulänge herzustellen.
-
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die
Kugel durch paarweise an Gleitschuh und Kolben ausgebildeten Haltelaschen umgriffen
ist, wobei die Haltelaschenpaare kreuzweise zueinander angeordnet sind, und jedes
Haltelaschenpaar die Kugel zu mehr als der Hälfte umgreift. Diese Haltelaschen ermöglichen
einen einfachen Zusammenbau, in-dem sie zuerst als gerade Bauteile hergestellt werden
und nach Einsetzen der Kugel durch spanlose Verformung die Kugel umgreifend verformt
werden.
-
Die Haltelaschen können aber auch bereits vor der Montage mit den
Wölbungen zum ungreifen der Kugel ausgebildet sein, wobei es besonders vorteilhaft
ist, wenn das Innenmaß zwischen zwei sich gegenüberliegenden Haltelaschen kleiner
ist, als der Kugeldurcluaesser, sodaß nach der Ilontage die Haltelaschen die Kugel
mit radial nach innen gerichteter Vorspannung umgreifen.
-
Bei dieser Ausführung kann die Montage derart erolgen, daß Gleitschuh
und Kolben jeweils mit ihren Haltelaschenpaaren über die Kugel gestülpt werden und
in der richtigen ßinbaulage dann federnd einschnappen.
-
Durch die Spalte zwischen den sich benachbarten Haltelaschen sind
Kolben und Gleitschuh relativ zueinander um ihre Länbsachsen um ein bestimntes ì:aß
verdrehbar und können so Toleranzen ausgleichen und dem zylindrischen Kolbenteil
eine für gleichmässigen Verschleiß vorteilhafte, teilweise Drehung ermöglichen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Haltelaschen des Kolbens in Gleitbewegungsrichtung
hintereinander angeordnet sind, so daß die in Gleitbewegungsrichtung abzustützenden
Kräfte direkt auf die Haltelaschen gerichtet sind und von diesen aufge nommen werden
können. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die in Gleitbewegungsrichtung vordere
Haltelasche die Kugel in bezug auf die Kolbenlängsachse bis zum Kugel äquator und
die hintere Haltelasche die Kugel über den Äquator hinaus umgreift.
-
Eine Abstützung der vom Gleitschuh auf die Kugel zu übertragenden
Kräfte erfolgt besonders vorteilhaft dadurch, daß am Gleitschuh in Gleitbewegungsrichtung
vorne eine die Kugel umgreifende Stützfläche ausgebildet ist. Dabei kann die in
Gleitbewegungsrichtung vordere Stützfläche bzw. Haltelasche an Gleitschuh und Kolben
so weit die Kugel umgreifen, daß in Umfangsrichtung der Kugel zwischen der in Gleitbewegungsrichtung
vorderen Haltelasche des Kolbens und der Stützfläche des Gleitschuhs
ein
geringer Spalt ist, der nui so groß sein braucht, daß die Sch!e.Erbewegung von Gleitschuhelement
und Kolben, die während des Betriebs der Kolbenmaschine erfolgt, ungehindert möglich
ist. Ist die radiale Erstreckung der Haltelaschen und der Stützfläche des Gleitschuhs
in bezug auf dessen Längsachse geringer als der Radius des Kolbens, so kann vorteilhaftereise
beim Arbeitshub das Kugelgelenk bis in den Zylinder hierein verschoben werden. Dadurch
ist eine extrem kleine Bauweise möglich.
-
Eine im Kolben durchgehende Koaxialbohrung stellt sicher, da2 die
Lagerfläche des Kolbens, an der die Kugel in Anlage ist, vom Druckmittel aus dem
Zylinder geschmiert wird.
-
Eine im Gleitschuh von der Gleitfläche zur Abstützfläche der Kugel
führende Bohrung führt Druclznittel von dem Schmierfilm zwischen der Gleitfläche
des Gleitschuhes und der Hubkurve zur Abstützfläche der Kugel am Gleitschuh und
stellt eine Schmierung dieser Abstützfläche sicher. Dabei ist es besonders vorteilhaft,
wenn ein in Gleitbewegungsrichtung vorne am Gleitschuh beginnender und zur Gleitschuhmitte
hin auslaufender, keilfözsiger Spalt an der Gleitfläche des Gleitschuhes ausgebildet
ist, so daß zum einen die Druckmittelzufuhr zum Schmieren der Abstützfläche der
Kugel im Gleitschuh sicher erfolgt und zum anderen sich ein einandfreier Schmierfilin
zwischen der Gleitfläche des Gleitschuhes und der Hubkurve bilden kann. Ein derartiger
Keil kann z. B. dadurch gebildet sein, daß der Krümmungsradius der Gleitfläche des
Gleitschuhes in dem in Gleitbewegungsrichtung vorderen Bereich geringer ist als
der Krümmungsradius der Hubkurve.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 einen Ausschnitt einer
Radialkolbenmaschine im Schnitt mit einem erfindungsgemäßen Kolben-Gleitschuh-Element;
Figur 2 die Radialkolbenmaschine nach Figur 1 mit dem Kolbengleitschuhelement im
Schnitt;
PiRur 3 die Radialkolbenmaschine nach Figur 1 im Schnitt
entlang der Linie II-II Die Radialkolbenmaschine besteht aus einem Steuerzapfen
1, auf dem ein Zylinderblock 2 drehbar gelagert ist. Im Zylinderblock 2 ist radial
ein Zylinder 3 ausgebildet, der bei Drehung des Zylinderblocks 2 auf dem Steuerzapfen
1 eine im Steuerzapfen 1 ausgebildete Steuernut 4 überfährt. Von der Steuernut 4
führt eine Bohrung 5 im Steuerzapfen 1 zu einem nicht dargestellten Druckanschluß.
Im Zylinder 3 ist ein Kolben 6 verschiebbar angeordnet, der an seinem radial nach
außen aus dem Zylinder 3 herausragenden Ende mit einem Gleitschuh 7 versehen ist.
Der Gleitschuh 7 stützt sich mit seiner Gleitfläche 8 an einer als den Zylinderblock
2 exzentrisch umschließenden Ring ausgebildetenHubkurve 9 ab. Sowohl am Kolben 6
als auch am Gleitschuh 7 sind palrzeise Haltelaschen 10, 10' und 11 ausgebildet,
die kreuzweise zueinander angeordnet sind und eine zwischen Gleitschuh 7 und Kolben
6 eingesetzte Kugel 12 zu mehr als der Hälfte umgreifen. Die Haltelaschen 10, 10'
des Kolbens 6 sind in Gleitbewegungsrichtung 13 hintereinander angeordnet. Dabei
umgreift die in Gleitbewegungsrichtung 13 vordere Haltelasche 10 die Kugel 12 in
bezug auf die Kolbenlängsachse bis zum Kugeläquator und die hintere Haltelasche
10' die Kugel 12 über den Kugeläquator hinaus. Somit ist eine günstige Anordnung
der Abstützflächen zum Abstützen der in Drehrichtung des Zylinderblocks auftretenden
Kräfte gegeben.
-
Am Gleitschuh 7 ist in Gleitbewegungsrichtung 13 vorne eine die Kugel
umgreifende Stützfläche 14 ausgebildet. Diese Stützfläche 14 erstreckt sich soweit
in Umfangsrichtung der Kugel 12, daß zwischen der Stützfläche 14 und de Haltelasche
10 des Kolbens 6 nur dn geringer Spalt 15 vorhanden ist, der gerade so groß ist,
daß eine während des Betriebs der Kolbenmaschine auftretende Schwenkbewegung in
Gleitbewegungsrichtung 13 nicht
behindert wird. Durch diese Stützfläche
14 ist eine günstige Abstützung der in Drehrichtung des Zylinderblocks 2 auf den
Gleitschuh 7 einwirkenden Kräfte an der Kugel 12 möglich.
-
Die radiale Erstreckung der Haltelaschen 11 und der Stützfläche 14
des Gleitschuhs 8 in bezug auf die Längsachse des Gleitschuhs 7 ist geringer als
der Radius des Kolbens 6, so daß bei einem Arbeitshub das Kugelgelenk 16 sich mit
in den Zylinder 3 hineinbewegen kann. Das ermöglicht, die Kolbenmaschine mit geringer
radialer Erstreckung auszulegen.
-
Zur Schmierung der Anlagefläche des Kolbens 6 an der Kugel 12 ist
im Kolben 6 eine Koaxialbohrung 17 ausgebildet, durch die Druckmittel aus dem Zylinder
3 zur Anlagefläche des Kolbens 6 an der Kugel 12 gelangt. Eine Bohrung 18 im Gleitschuh
7 führt von der Gleitfläche 8 zur Abstützfläche des Gleitschuhs 7 an der Kugel 12.
Über einen in Gleitbewegungsrichtung 13 vorn am Gleitschuh 7 beginnenden und zur
Gleitschuhmitte hin auslaufenden keilförmigen Spalt 19 gelangt während des Betriebs
der Kolbenmaschine Druckmittel zur Bohrung 18 und über diese zur Abstützfläche des
Gleitschuhs 7 an der Kugel 12, so daß auch hier eine einwandfreie Schmierung erfolgt.
Der keilförmige Spalt 19 ist z. B. dadurch gebildet, da3 der Krmmungsradius der
Gleitfläche 8 des Gleitschuhs 7 in dem in Gleitbewegungsrichtung 13 vorderen Bereich
geringer ist als der Krümmungsradius der Hubkurve 9.
-
Ein Zusammenbau des Kolben-Gleitschuh-Elements ist dadurch auf einfache
Weise möglich, daß die Haltelaschen 10, 10' und 11 sich in axialer Richtung gerade
erstreckend hergestellt werden und nach Einsetzen der Kugel 12 durch spanlose Umformung
die Kugel 12 ungreifend verformt werden, oder bereits geringe Vorspannungen (Einengungen)
besitzen, die ein federndes Überschnappen auf der Kugel ermöglichen.