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Die
Erfindung betrifft eine Rückzugkugel für eine
hydrostatische Kolbenmaschine und ein System aus einer Rückzugkugel
für eine hydrostatische Kolbenmaschine und zumindest einem
elastischen Element, wobei die Rückzugkugel eine Ausnehmung
zur Aufnahme des elastischen Elements aufweist, in der ein Strukturelement
zur Arretierung des elastischen Elements ausgebildet ist.
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Aus
der
DE 100 35 630
C1 ist eine Axialkolbenmaschine mit einem Gehäuse
bekannt, in dessen Gehäuseinnenraum eine Zylindertrommel
gelagert ist. Die Zylindertrommel ist um eine koaxiale Triebwelle
angeordnet und drehfest mit dieser verbunden. In der Zylindertrommel
sind axial verlaufende Kolbenlöcher ausgebildet, in denen
Kolben bewegbar geführt sind. Die Kolben stützen
sich über Gleitschuhe an einer Schwenkscheibe ab. Die Schwenkscheibe
ist um eine senkrecht zur Triebwellenachse verlaufende Schwenkachse
schwenkbar gelagert und bildet eine schräge Lauffläche
aus, auf der die Gleitschuhe gleiten können. Im Funktionsbetrieb
der Axialkolbenmaschine rotieren die Triebwelle und die Zylindertrommel
um eine gemeinsame Drehachse. Die Kolben werden in den Kolbenlöchern
hin und her verschoben. Durch eine Rückzugsvorrichtung
wird ein Abheben der Gleitschuhe von der Lauffläche während
des Saughubes verhindert. Die Rückzugvorrichtung hält
die Gleitschuhe in Anlage an der Lauffläche. Die Rückzugsvorrichtung
wird durch eine Rückzugsscheibe gebildet, die Flansche
der Gleitschuhe hintergreift. Die Rückzugscheibe ist mit
einer kugelzonenförmigen konkaven Lagerfläche
an einer entsprechend kugelzonenförmigen konvexen Lagerfläche
einer so genannten Rückzugkugel axial abgestützt.
Die Rückzugkugel ist vorzugsweise durch eine Vielzahnkupplung
drehfest mit der Triebwelle verbunden und axial verschiebbar auf
der Triebwelle gelagert und in Richtung auf die Zylindertrommel
abgestützt.
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Es
ist bekannt, zur Abstützung der Rückzugkugel in
Richtung auf die Zylindertrommel Federn zu verwenden. Dadurch ist
die Abstützung elastisch und die Position der Rückzugkugel
den sich während des Betriebs ändernden Bedingungen,
z. B. durch Temperatureinfluss, angepasst. Zur Aufnahme der Federn
in der Rückzugkugel sind in der Rückzugkugel Ausnehmungen
ausgebildet.
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Nachteilig
bei den bisherigen Ausnehmungen bzw. bei dem bisherigen System aus
Rückzugkugel und den eingebauten Federn ist, dass die Federn beim
Einbau oder Ausbau des Systems in die bzw. aus der Axialkolbenmaschine
herausfallen können. Dadurch ist dessen Einbau oder Ausbau
umständlich. Es ist bekannt, für einen vereinfachten
Einbau der Rückzugkugel mit Hilfe von Fett bzw. hochviskosem
Material in den Ausnehmungen der Rückzugkugel die Federn
zu befestigen. Diese Methode hat den Nachteil, dass in der Axialkolbenmaschine
aufgrund hoher Betriebstemperaturen und aufgrund von Leckströmen
das Fett bzw. das hochviskose Material aus den Ausnehmungen entfernt
wird und beim Ausbau der Rückzugkugel die Federn wieder
herausfallen können. Die Fixierung der Federn in den Ausnehmungen
der Rückzugkugel ist nicht dauerhaft und vereinfacht lediglich
der Einbau, jedoch nicht den Ausbau des Systems aus Rückzugkugel
und den eingebauten Federn.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rückzugkugel
für eine hydrostatische Kolbenmaschine bzw. ein System
aus einer Rückzugkugel für eine hydrostatische
Kolbenmaschine und zumindest einem elastischen Element zu schaffen,
welche bzw. welches eine dauerhafte Arretierung eines elastischen
Elements ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Rückzugkugel
für eine hydrostatische Kolbenmaschine bzw. das erfindungsgemäße
System aus einer Rückzugkugel für eine hydrostatische
Kolbenmaschine mit zumindest einem elastischen Element gelöst.
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Das
erfindungsgemäße System weist eine Rückzugkugel
für eine hydrostatische Kolbenmaschine und zumindest ein
elastisches Element auf. In der Rückzugkugel ist zumindest
eine Ausnehmung zur Aufnahme des elastischen Elements ausgebildet. Die
Ausnehmung weist ein Strukturelement zur Arretierung des elastischen
Elements auf. Durch das Strukturelement zur Arretierung des elastischen
Elements ist eine dauerhafte Arretierung des elastischen Elements
ermöglicht.
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In
den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Systems dargestellt.
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Vorzugsweise
ist das Strukturelement zur Arretierung des elastischen Elements
plastisch verformbar. Dadurch kann die Form durch nachträgliche Bearbeitung
des Strukturelements den Erfordernissen zum Halten des zuvor eingesetzten
elastischen Elements angepasst werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist das Strukturelement
zur Arretierung des elastischen Elements derart plastisch verformt,
dass die Gleichgewichtsform des Strukturelements den Erfordernissen
angepasst ist.
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In
einer anderen Ausführungsform ist das Strukturelement zur
Arretierung des elastischen Elements elastisch verformbar. Dadurch
kann sich das Strukturelement z. B. beim Einbau oder beim Ausbau eines
elastischen Elements in die Ausnehmung der Rückzugkugel
reversibel verformen und den Einbau bzw. Ausbau erleichtern. Zudem
kann die Rückstellkraft, welche das aus seiner Gleichgewichtsform
gebrachte Strukturelement zur Verfügung stellt, genutzt werden,
um das elastische Element zu arretieren.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist das Strukturelement
zur Arretierung des elastischen Elements elastisch verformt. In
diesem Zustand arretiert das Strukturelement das elastische Element
mit Hilfe der Rückstellkraft.
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Besonders
bevorzugt ist das elastische Element formschlüssig in der
Ausnehmung arretiert. Durch eine formschlüssige Arretierung
ist eine zuverlässige Arretierung gegeben, die das elastische
Element auch bei erheblicher mechanischer Beanspruchung arretiert.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform ist das elastische
Element kraftschlüssig in der Ausnehmung arretiert. Durch
eine kraftschlüssige Arretierung kann bei Bedarf durch
ausreichende mechanische Beanspruchung das elastische Element aus
der Ausnehmung entnommen werden. Dadurch ist ein Austausch des elastischen
Elements erleichtert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform weist die Ausnehmung
zumindest einen zylindrischen Abschnitt auf, in dem das Strukturelement
ausgebildet ist. Der zylindrische Abschnitt in der Ausnehmung eignet
sich besonders gut, um zylindrische, elastische Elemente wie z.
B. zylindrisch gewickelte Spiralfedern aufzunehmen.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Strukturelement
als koaxialer Hohlzylinder ausgebildet. Durch eine einfache plastische
Verformung des als koaxialer Hohlzylinder ausgebildeten Strukturelements
nach Einbau des elastischen Elements in dem zylindrischen Abschnitt
der Ausnehmung ist eine vorteilhafte dauerhafte formschlüssige
Arretierung des elastischen Elements durch Ausbilden einer Hinterschneidung
realisierbar.
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Bevorzugt
arretiert das Strukturelement das elastische Element durch eine
Hinterschneidung. Dadurch ist eine formschlüssige Arretierung
realisiert, welche ein Herausfallen des elastischen Elements aus
der Ausnehmung verhindert.
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Besonders
bevorzugt ist das elastische Element eine Spiralfeder. Ein solches
elastisches Element ist einfach herzustellen, einzubauen, auszubauen
und zu ersetzen ohne dabei an Funktionalität einzubüßen.
Die Kosten und der Aufwand für die Herstellung und Wartung
des erfindungsgemäßen Systems sind dadurch reduziert.
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Die
Arretierung insbesondere durch eine Hinterschneidung kann dann in
besonders einfacher Weise an einer der ersten Wicklungen erfolgen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Rückzugkugel
und das Strukturelement aus gespritztem Kunststoff. Dadurch sind
sowohl eine einfache plastische als auch eine vorteilhafte elastische
Verformbarkeit des Strukturelements bei geringem Bauteilgewicht
gegeben.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Systems aus Rückzugkugel und elastischem Element ist in
der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung
detailliert erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht einer Rückzugkugel aus dem Stand der Technik;
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2 einen
Schnitt einer Rückzugkugel aus dem Stand der Technik;
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3 einen
Schnitt einer in eine Axialkobenmaschine eingebauten Rückzugkugel
aus dem Stand der Technik;
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4 einen
Teilsschnitt durch eine erfindungsgemäße Rückzugkugel;
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5 eine
perspektivische Draufsicht einer erfindungsgemäßen
Rückzugkugel;
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6a einen
ersten Schnitt durch einen Bereich einer erfindungsgemäßen
Rückzugkugel;
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6b einen
zweiten Schnitt durch einen Bereich einer erfindungsgemäßen
Rückzugkugel;
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7a einen
ersten Schnitt durch einen Bereich eines erfindungsgemäßen
Systems nach einem Umformvorgang;
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7b einen
zweiten Schnitt durch einen Bereich eines erfindungsgemäßen
Systems nach einem Umformvorgang;
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7c einen
dritten Schnitt durch einen Bereich eines erfindungsgemäßen
Systems nach einem Umformvorgang;
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8 einen
dritten Schnitt durch einen Bereich eines alternativen erfindungsgemäßen
Systems mit einem alternativen Strukturelement; und
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9 einen
Schnitt durch eine weitere Ausnehmung einer erfindungsgemäßen
Rückzugkugel.
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In
der 1 ist eine Draufsicht eines bekannten Systems
aus einer aus dem Stand der Technik bekannten Rückzugkugel 1a und
Federn 4 dargestellt. Das System umfasst eine bekannte
Rückzugkugel 1a mit einem Lagerloch 2.
Das Lagerloch 2 dient der Aufnahme einer in 3 dargestellten Triebwelle 200 einer
nicht dargestellten Axialkolbenmaschine. In der bekannten Rückzugkugel 1a sind mehrere
bekannte Ausnehmungen 3a ausgebildet, in die jeweils eine
Feder 4 aufgenommen ist. Die bekannten Ausnehmungen 3a sind
zylinderförmig ausgebildet. Die Federn 4 sind
als Zylinderfedern aus Stahldraht ausgeführt. Am äußeren
Rand der bekannten Rückzugkugel 1a ist eine kugelzonenförmige
konvexe Lagerfläche 5 ausgebildet, deren Schnitt in
der 2 dargestellt ist. Das Lagerloch 2 ist
durch eine Lagerlochbegrenzung 6 begrenzt.
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2 zeigt
einen Schnitt durch die in der 1 dargestellte
bekannte Rückzugkugel 1a und durch zwei der zylinderförmigen
bekannten Ausnehmungen 3a in der bekannten Rückzugkugel 1.
Die Lagerlochbegrenzung 6 des Lagerlochs 2 ist
als innenverzahnter Zahnradkranz 7 ausgeführt.
In der 2 ist der Schnitt der kugelzonenförmigen
konvexen Lagerfläche 5 genau dargestellt.
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Die 3 zeigt
einen Schnitt durch eine in einer nicht komplett dargestellten Axialkolbenmaschine
eingebaute bekannte Rückzugkugel 1a. In den bekannten
Ausnehmungen 3a der bekannten Rückzugkugel 1a sind
Federn 4 montiert, über die sich die bekannte
Rückzugkugel 1a auf einer Zylindertrommel 100 der
Axialkolbenmaschine elastisch abstützt. Die Kraft, mit
der die bekannte Rückzugkugel 1a gegen die Zylindertrommel 100 gedrückt
wird, wird der bekannten Rückzugkugel 1a über
eine Rückzugsscheibe 8 zugeführt, mit
der nicht dargestellte Gleitschuhe der Axialkolbenmaschine in Anlage
an einer nicht dargestellten Schrägfläche der
Axialkolbenmaschine gehalten werden. Die Rückzugscheibe 8 ist
dazu mit einer kugelzonenförmigen konkaven Lagerfläche 9 an
der entsprechend kugelzonenförmigen konvexen Lagerfläche 5 der
Rückzugkugel 1 axial abgestützt. Durch
den Einfluss der Federn 4 werden Bauteiltoleranzen kompensiert
und ein verbesserter Betrieb der Axialkolbenmaschine sichergestellt.
Somit sind die an die Bauteile zu stellenden Ansprüche
geringer und damit auch ein guter Betrieb der Axialkolbenmaschine
einfacher erzielbar.
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4 stellt
einen Schnitt durch einen Bereich der in der 5 perspektivisch
dargestellten erfindungsgemäßen Rückzugkugel 1 dar.
Zwischen der kugelzonenförmigen konvexen Lagerfläche 5 und
der als innenverzahnter Zahnradkranz 7 mit Zähnen 15 ausgeführten
Lagerlochbegrenzung 6 des Lagerlochs 2 sind erfindungsgemäße
Ausnehmungen 3 ausgebildet. Die Ausnehmungen 3 umfassen
einen ersten zylindrischen Abschnitt 10 und einen koaxialen
zweiten zylindrischen Abschnitt 12 kleineren Durchmessers.
Der koaxiale zweite zylindrische Abschnitt 12 mündet
in ein Grundloch 13. In dem ersten zylindrischen Abschnitt 10 ist
ein als koaxialer Hohlzylinder ausgebildetes Strukturelement 11 ausgebildet.
Durch das als Hohlzylinder ausgebildete Strukturelement 11 ist
in dem ersten zylindrischen Abschnitt 10 zusätzlich
ein koaxialer weiterer zylindrischer Abschnitt 12' ausgebildet,
welcher den ersten zylindrischen Abschnitt 10 mit dem koaxialen
zweiten zylindrischen Abschnitt 12 verbindet. Zur Gewichtsredzuzierung
der Rückzugkugel 1 sind Aussparungen 14 ausgebildet.
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5 zeigt
eine perspektivische Draufsicht eines erfindungsgemäßen
Systems aus Rückzugkugel 1 und Federn 4.
Die Federn 4 sind in den Ausnehmungen 3 positioniert.
Die Lagerlochbegrenzung 6 ist als innenverzahnter Zahnkranz 7 ausgeführt,
dessen Zähne 15 in das Lagerloch 2 hineinragen
und die mit einer entsprechenden Gestaltung der Triebwelle 200 zu
einer drehfesten, axial verschiebbaren Verbindung zusammenwirken.
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In
den 6A und 6B sind
ein Schnitt und ein perspektivischer Schnitt durch einen Bereich einer
erfindungsgemäßen Rückzugkugel 1 vor
ihrer Nachbearbeitung gezeigt. In der Ausnehmung 3 ist eine
Feder 4 angeordnet, welche eine aus rundem Draht hergestellte
Spiralfeder ist, welche einen etwa zylindrischen Hohlraum 4' umschließt.
Die Feder 4 und der Hohlraum 4' sind in dem ersten
zylindrischen Bereich 10 mit diesem koaxial positioniert.
Die Feder 4 ist in maximaler Tiefe positioniert und kann
somit nicht weiter in axialer Richtung in Richtung des Grundlochs 13 am
Ende des zweiten zylindrischen Abschnitts 12 bewegt werden.
Das in dem ersten zylindrischen Abschnitt 10 ausgebildete
Strukturelement 11 ragt in den durch die Feder 4 ausgebildeten Hohlraum 4'.
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Die 7A, 7B und 7C zeigen
jeweils einen Schnitt bzw. einen perspektivischen Schnitt durch
einen Bereich eines erfindungsgemäßen Systems
aus Rückzugkugel 1 und Federn 4. Die aus
rundem Draht hergestellte Feder 4 ist in maximaler Tiefe
in die Ausnehmung 3 der Rückzugkugel 1 aufgenommen
und durch ein bearbeitetes Strukturelement 11' durch eine
Hinterschneidung 16 formschlüssig arretiert. Dadurch
ist die axiale Position der Feder 4 fixiert. Die Feder
ist durch die Hinterschneidung 16 formschlüssig
und dauerhaft arretiert und kann somit nicht aus der Ausnehmung 3 herausfallen.
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Das
bearbeitete Strukturelement 11' geht aus dem Strukturelement 11 durch
plastische Umformung hervor. Die plastische Umformung wird durch Wärme-
und/oder Krafteinfluss erzielt. Dazu werden zur gewünschten
plastischen Verformung entsprechend geformte Werkzeuge verwendet.
Die Wärmezufuhr erfolgt über vorgewärmte
Werkzeuge oder durch eine von den Werkzeugen unabhängige
Erhitzung.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die einteilige
erfindungsgemäße Rückzugkugel 1 aus
gespritztem Kunststoff. Die Rückzugkugel 1 kann
aber auch aus mehren Teilen bestehen. Jedes Teil kann dann aus einem
beliebigen Material bestehen, solange zumindest das Strukturelement
aus einem beliebigen plastisch verformbaren Material besteht. Alternativ
kann auch ein zusätzlich elastisch verformbares Material
gewählt werden. Durch die elastische Verformbarkeit kann
das bearbeitete Strukturelement 11' bei einem bzw. für
einen Einbau bzw. Ausbau eines elastischen Elements, wie z. B. einer
Feder 4, reversibel elastisch aus seiner plastisch festgelegten
Gleichgewichtslage heraus verformt werden. Dadurch ist eine dauerhafte
Arretierung des elastischen Elements mit einem einfachen Einbau bzw.
Ausbau des elastischen Elements kombinierbar. Neben verschiedenen
Kunststoffen sind z. B. auch verschiedene Metalle bzw. Metalllegierungen
verwendbar.
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Die
Feder 4 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
eine aus Metalldraht hergestellte zylindrische Spiralfeder. Alternativ
kann ein z. B. tonnenförmig geformtes elastisches Element
aus einem anderen elastischen Material verwendet werden.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Arretierung
eine formschlüssige Arretierung. Alternativ kann eine kraftschlüssige
Arretierung gewählt werden. Durch Verbreiterung des Durchmessers
des dargestellten Strukturelements 11 z. B. ist eine kraftschlüssige
Arretierung realisierbar, welche nicht von einer formschlüssigen
Arretierung, z. B. durch eine Hinterschneidung 16, begleitet
ist.
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Die
Ausnehmungen 3 der Rückzugkugel 1 bestehen
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus dem ersten
zylindrischen Abschnitt 10, dem axial darauf folgenden
koaxialen zweiten zylindrischen Abschnitt 12, welcher in
das Grundloch 13 mündet, und dem in dem ersten
zylindrischen Abschnitt 10 als koaxialer Hohlzylinder ausgebildeten
Strukturelement 11, in dem der koaxiale weitere zylindrische
Abschnitt 12' ausgebildet ist, der den ersten zylindrischen
Abschnitt 10 mit dem koaxialen zweiten zylindrischen Abschnitt 12 verbindet.
Alternativ können die Ausnehmung 3 und das Strukturelement 11 jeweils
solche Formen annehmen, bei der die Ausnehmung das elastische Element
aufnehmen kann und das Strukturelement so umgeformt werden kann,
dass eine dauerhafte formschlüssige und/oder kraftschlüssige Arretierung
des elastischen Elements in der Ausnehmung möglich ist.
Formschluss und Kraftschluss können sich auch jeweils auf
verschiedene Freiheitsgrade der Bewegung des elastischen Elements
in der Ausnehmung beziehen. Beispielsweise arretiert in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel das bearbeitete Strukturelement 11' mittels
der Hinterschneidung 16 die Feder 4 formschlüssig
in axialer Richtung. Ein Herausdrehen der Feder 4 durch
Rotation hingegen ist dennoch möglich. Durch eine Verbreiterung
des bearbeiteten Strukturelements 11' kann zusätzlich eine
Rotation der Feder 4 durch Kraftschluss verhindert werden.
Somit ist die Feder 4 bezüglich axialer Verschiebung
formschlüssig und bezüglich Rotation kraftschlüssig
arretiert. Ein Herausfallen der Feder 4 durch eine unerwünschte
Rotation der Feder 4 ist dadurch verhindert.
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8 zeigt
einen dritten Schnitt durch einen Bereich eines alternativen erfindungsgemäßen
Systems mit einem alternativen Strukturelement 11a. Das
alternative Strukturelement 11a weist einzelne Strukturelementabschnitte 11a' auf,
welche nebeneinander entlang eines hohlzylindrischen Bereichs angeordnet
sind, welcher koaxial um den weiteren zylindrischen Abschnitt 12' ausgebildet
ist. Der weitere zylindrische Abschnitt 12' mündet
in den in der Ausnehmung 3 durch die zylinderförmige
Feder 4 ausgebildeten Hohlraum 4'. An einem alternativen
Strukturelement 11a ist eine als radial nach außen
gerichtete Nase ausgebildete Erhebung 11a'' ausgebildet,
welche die in der Ausnehmung 3 eingebaute Feder 4 formschlüssig
axial arretiert. Die Erhebung 11a'' bildet die Hinterschneidung 16 mit
der die Feder 4 formschlüssig arretiert wird.
Das Strukturunterelement 11a' ist elastisch verformbar.
Zusätzlich ist die Erhebung 11a'' so ausgebildet,
dass die Feder 4 in die Ausnehmung 3 eingebaut
und aus dieser wieder ausgebaut werden kann, wobei sich das Strukturunterelement 11a' beim
Einbau bzw. Ausbau elastisch verformt und nach erfolgreichem Einbau
bzw. Ausbau wieder in die dargestellte Gleichgewichtsform zurückschnappt.
Die Strukturunterelemente 11a' sind jeweils durch Schlitze 17 voneinander
getrennt und jeweils unabhängig von den jeweils anderen
separat elastisch verformbar. Durch die Schlitze 17 wird
der notwendige Bewegungsspielraum sichergestellt.
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9 zeigt
eine weitere Ausnehmung 3b, welche alternativ zur Ausnehmung 3 gewählt
werden kann. In der Rückzugkugel 1 besteht die
weitere Ausnehmung 3b aus dem ersten zylinderförmigen
Abschnitt 10, in dem das als koaxialer Hohlzylinder ausgebildete
Strukturelement 11 ausgebildet ist, und dem Grundloch 13,
in das der durch das Strukturelement 11 ausgebildete weitere
zylindrische Abschnitt 12' mündet. Der weitere
zylindrische Abschnitt 12' verbindet den ersten zylinderförmigen
Abschnitt 10 mit dem Grundloch 13.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt. Vielmehr sind auch einzelne Merkmale der Ausführungsbeispiele vorteilhaft
miteinander kombinierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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