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Kolben mit Pleuelstange für eine hydrostatische Axialkolbeneinheit
DieErfindung betrifft einen Kolben mit zugehöriger Pleuelstange für einehydrostatischeAxialkolben- einheit, beispielsweise eine Axialkolbenpumpe oder einen Axialkolbenmotor, wobei die Pleuelstange mittels eines Kugelgelenkes gelenkig im Kolben gelagert ist und im Kolben ein Bauteil aus elastischem Werkstoff angeordnet ist. Derartige Axialkolbeneinheiten bestehen aus einer Zylindertrommel, in der parallel zu ihrer Achse mehrere Zylinder, u. zw. vorzugsweise eine ungerade Anzahl von Zylindern, angeordnet sind. Die Pleuelstangen sind dabei einerseits gelenkig an dem jeweils zugehörigen Kolben gelagert und sind anderseits gelenkig auf einem Triebflansch gelagert, der seinerseits um seine Achse drehbar gelagert ist.
Die Achse, um die der Triebflansch rotiert, ist gegenüber der Achse der Zylindertrommel geneigt oder neigbar, schliesst somit in Betriebsstellung mit der Achse der Zylindertrommel einen spitzen Winkel ein. Dadurch ergibt sich, dass die Triebflanschebene, in der die Pleuelstangenfusslager geführt sind, eine schiefe Ebene gegenüber der Zylindertrommelachse darstellt. Ein in der Zylindertrommel mit Druck beaufschlagter Kolben versucht, sich aus dem Zylinder herauszuschieben.
Da der Fuss der zu ihm gehörigen Pleuelstange auf der durch den Triebflansch-gegebenen schiefen Ebene abgestützt ist, bewegt sich der Pleuelstangenfuss unter der durch den Druck erzeugten Kraft längs dieser schiefen Ebene bis zu dem Punkt, in dem er den grösstmöglichen Abstand vom Zylinderkopf erreicht.
Bei dieser Bewegung muss die Zylindertrommel mitgeschleppt werden. Bei der Bewegung des Pleuelstangenfusses längs der Triebflanschebene wird sich also zunächst die Pleuelstange, soweit es der ihr gegebene Spielraum erlaubt, schräg stellen und dann die Zylindertrommel mitnehmen.
Dabei überlagert sich diesem Einfluss auf der Pleuelstange ein weiterer, der sich aus der Zwangsführung der beiden Enden der Pleuelstange ergibt. Das im Kolben befindliche Kopflage der Pleuelstange muss sich stets auf einem Zylindermantel bewegen, dessen Achse identisch ist mit der der Zylindertrommel und dessen Durchmesser durch den Abstand gegeben ist, den die Zylinder von der Achse der Zylindertrommel aufweisen.
Die Fusslager der Pleuelstangen sind auf einem Kreis geführt, wobei die Kreisebene nichtsenkrecht steht auf der Achse der Zylindertrommel. Die Projektion dieses Kreises, auf dem die Pleuelstangenfüsse sich bewegen, auf eine Ebene senkrecht zur Zylindertrommelachse ergibt somit eine Ellipse. Demgegen- über ist die Projektion des Weges der Pleuelstangenköpfe auf eine Ebene senkrecht zur Zylindertrommelachse ein Kreis. Wenn sich der Kolben in einem der Totpunkte befindet, befindet sich der zugehörige Pleuelstangenfuss auf dem Schnittpunkt der projizierten Ellipse mit deren kurzer Achse. Die Pleuelstange hat somit eine Neigung zur langen Achse der Ellipse hin, die gleichzeitig die Durchdringungslinie der Ebene, die senkrecht auf der Zylindertrommelachse steht, mit der Triebflanschebene ist.
Um die bei dieser Lage des Kolbens gegebene Neigung der Pleuelstange zu begrenzen, wählt man den Abstand der Fusslagerpunkte der Pleuelstange von der Achse des Triebflansches grösser als den Abstand der Zylindermittelachsen von der Achse der Zylindertrommel, so dass der Kreis, auf dem die Fusslager der Pleuelstange geführt sind, einen grösseren Durchmesser aufweist als der Kreis, auf dem die Kopflager der Pleuelstange geführt sind, wobei die Differenz der Durchmesser derart gewählt ist, dass die Neigung der Pleuelstange zur Ellipsenmitte hin in der Lage, in der die Fusslager im Schnittpunkt der Ellipse mit deren kurzen Achse
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der übertragen werden, und damit die Wandreibung im Zylinder geringer.
Ganz besonders zweckmässig ist es dabei, wenn das elastische Material mit demKolbenhemd und vor- zugsweise auch mit der Pleuelstange durch Vulkanisation fest verbunden ist. Durch eine derartige feste
Verbindung wird erzielt, dass in dem elastischen Material nicht nur Druckkräfte dort übertragen werden, wo die Pleuelstange sich der Innenseite des Kolbenhemdes genähert hat, sondern dass auch Zugkräfte in dem elastischen Material dort auftreten werden, wo die Wand der Pleuelstange sich infolge der Schräg- stellung derselben von der Innenseite des Kolbenhemdes entfernt hat.
Es ist jedoch auch möglich, das elastische Material einfach in das Kolbenhemd einzuschieben und beispielsweise durch einen Bund auf der Innenseite des Kolbenhemdes oder durch einen Spannring vor dem
Herausziehen aus dem Kolben zu sichern. Dabei kann das elastische Material unter Umständen gleich- zeitig derart die Verbindung zwischen Pleuelstange und Kolben herstellen, dass besondere Verbindungs- vorrichtungen, wie beispielsweise Spannringe und die für solche erforderlichen Nuten am Lager des Pleuel- stangenkopfes, entbehrlich sind.
Gemäss einem weiteren Schritt der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Pleuelstange, vorzugsweise derem unteren Teil, ein vom elastischen Werkstoff freibleibender, mit der Kolbenhemd-Innenwand in
Berührung bringbarer Teil vorgesehen ist, der sich dann an die Kolbenhemd-Innenwand anlehnt, wenn die zu übertragende Kraft eine solche Grösse erreicht, dass die Gefahr besteht, dass das elastische Material zerquetscht bzw. in sonstiger Weise zerstört oder zumindest beschädigt würde.
Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, u. zw. Fig. 1 im axialen Schnitt einen Kolben mit Pleuelstange gemäss der gegenständlichen Erfindung und Fig. 2, ebenfalls im axialen Schnitt, eine andere Ausgestaltungsform des Erfindungsgegenstandes.
Mit l ist jeweils der Kolben bezeichnet, in dem eine Pleuelstange 2 mittels eines Kugelkopfes 3 gelenkig gelagert ist. Die Bohrung 4 dient zur Versorgung des Lagers des Kugelkopfes 3 mit Schmierstoff.
Der Fuss 5 der Pleuelstange 2 ist ebenfalls mit einem Kugelkopf versehen, der in dem Triebflansch 6, von dem nur ein Ausschnitt dargestellt ist, gelagert ist und durch einen Haltering 7 und einen Spannring 8 in seiner Lage gesichert ist. Zwischen dem Hemd 9 des Kolbens 1 und der Pleuelstange. 2 ist elastisches Material 10 angeordnet. Aus der Zeichnung ist zu ersehen, dass die Achse 12 der Pleuelstange mit der Achse
11 des Kolbens einen Winkel einschliesst. Dadurch wird das elastische Material 10 auf der in der Zeichnung linken Seite zusammengepresst, während auf der in der Zeichnung rechten Seite zwischen dem Kolbenhemd 9 und Pleuelstange 2 durch das mit dem Kolbenhemd 9 fest verbundene elastische Material 10 eine Zugkraft übertragen wird.
Die Pleuelstange 2 wird durch das elastische Material 10 derart in dem Kolben 1 gehalten, dass keine weiteren Halterungselemente erforderlich sind.
In Fig. 2 ist ein Kolben 1 dargestellt, in dem die Pleuelstange 22 mit ihrem Kugelkopf 13 gelagert ist. Der Kolben 1 weist eine Nut 14 auf, in der ein Spannring 15 sitzt, der hinter den Kugelkopf 13 greift und dadurch verhindert, dass die Pleuelstange 22 sich aus dem Kolben 1 herauszieht. Die Pleuelstange 22 weist einen verjüngten Schaftteil 16 auf, wobei zwischen dem verjüngten Schaftteil 16 und dem Kolbenhemd 9 elastisches Material 10 angeordnet ist. Weiterhin weist die Pleuelstange 22 einen Bundteil 17 auf.
An der Innenseite des Kolbenhemdes 9 ist eine konische Fläche 18 vorgesehen, wobei der Konuswinkel derart gewählt ist, dass bei einem Ausschwenken der Pleuelstange 22 bis zur Berührung des Bundteiles 17 mit der konischen Fläche 18 eine linienförmige Berührung zwischen der konischen Fläche 18 und dem Mantel des Bundteiles 17 erfolgt. Durch diese Berührung des Bundteiles 17 mit der konischen Fläche 18 wird das mögliche Grösstmass der Zusammendrängung des elastischen Materials 10 begrenzt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kolben mit Pleuelstange für eine hydrostatische Axialkolbeneinheit, wobei die Pleuelstange mittels eines Kugelgelenkes gelenkig im Kolben gelagert ist und im Kolben ein Bauteil aus elastischem Werkstoff angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteil (10) aus elastischem Werkstoff auf einer Seite des Kugelkopfes (3, 13) in Abstand von dessen Mittelpunkt angeordnet ist und bei Auslenkung der Pleuelstange (2, 22) aus der zur Kolbenachse (11) koaxialen Lage radiale Kräfte zwischen Kolben und Pleuelstange überträgt.