DE102010035820A1 - Hydrostatic positive displacement engine has piston that is subjected to input tilting movement along transverse direction of raceway - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Verdrängermaschine mit einer um eine Drehachse angeordneten Zylindertrommel, die mit mindestens einer bohrungsförmigen Kolbenausnehmung versehen ist, in der ein Kolben längsverschiebbar angeordnet ist, wobei der Kolben mittels eines rollenförmigen Wälzkörpers an einer huberzeugenden Laufbahn abgestützt ist.The invention relates to a hydrostatic displacement machine with a cylinder drum arranged about a rotation axis, which is provided with at least one bore-shaped piston recess, in which a piston is arranged longitudinally displaceable, wherein the piston is supported by means of a roller-shaped rolling body on a thrust generating track.
Bei derartigen Verdrängermaschinen, beispielsweise einhubigen oder mehrhubigen Axialkolbenmaschinen oder Radialkolbenmaschinen, ist es bekannt, die aus der Druckbeaufschlagung der Kolben resultierenden Kolbenkräfte mittels eines rollenförmigen Wälzkörpers an einer huberzeugenden Laufbahn abzustützen. Der Wälzkörper ist hierbei in dem Kolben mittels eines Gleitlagers gelagert.In such positive displacement machines, for example single-stroke or multi-stroke axial piston machines or radial piston machines, it is known to support the piston forces resulting from the pressurization of the pistons by means of a roller-shaped rolling element on a thrust-producing track. The rolling element is in this case mounted in the piston by means of a sliding bearing.
Aus der
Aufgrund von Fertigungstoleranzen und aufgrund von im Betrieb der Verdrängermaschine aus den auftretenden Triebwerkskräften resultierenden Verformungen der Bauteile, beispielsweise an einer mit der Zylindertrommel drehfest verbundenen Triebwelle, oder durch äußere Kräfte auf die Triebwelle kann es zu Betriebszuständen kommen, in denen eine Parallelität der huberzeugenden Laufbahn und der äußeren Mantelfläche des Wälzkörpers nicht gewährleistet ist und eine Schiefstellung zwischen dem rollenförmigen Wälzkörper und der Laufbahn auftritt. Diese Schiefstellung des Wälzkörpers bezüglich der huberzeugenden Laufbahn führt jedoch zu einer Verringerung des Kontaktbereichs im Wälzkontakt des Wälzkörpers mit der Laufbahn und zu einer ungleichmäßigen Lastverteilung mit hohen Spannungsspitzen im Bereich des verbleibenden Kontaktbereichs und Wälzkontaktes des Wälzkörpers an der Laufbahn. Hierdurch entstehen im Kontaktbereich des Wälzkörpers mit der Laufbahn hohe Hertzschen Pressungen, die sich ungünstig auf die Lebensdauer der Wälzpaarung, die von dem Wälzkörper und der Laufbahn gebildet wird, auswirkt. Zudem bewirkt die aus der Schiefstellung des Wälzkörpers resultierende Verringerung des Kontaktbereichs zwischen dem Wälzkörper und der Laufbahn einen erhöhten Verschleiß.Due to manufacturing tolerances and due to resulting in the operation of the displacement engine from the engine forces occurring deformations of the components, for example on a non-rotatably connected to the cylinder drum drive shaft, or by external forces on the drive shaft, it may come to operating conditions in which a parallelism of the huberzeugenden career and the outer circumferential surface of the rolling element is not guaranteed and a misalignment between the roller-shaped rolling elements and the raceway occurs. However, this misalignment of the rolling body with respect to the thrust generating career leads to a reduction of the contact area in the rolling contact of the rolling body with the track and an uneven load distribution with high voltage spikes in the region of the remaining contact area and rolling contact of the rolling body on the track. This results in the contact area of the rolling element with the track high Hertzian pressure, which adversely affects the life of the pairing of rolling, which is formed by the rolling element and the track. In addition, the resulting from the misalignment of the rolling element reduction of the contact area between the rolling element and the raceway causes increased wear.
Sofern zwischen dem Wälzkörper und dem Kolben ein Gleitlager, beispielsweise ein hydrostatisch entlastetes Gleitlager, ausgebildet ist, weist das Gleitlager bei einer Schiefstellung des Wälzkörpers bezüglich der Laufbahn eine starke Überhöhung der Flächenpressung auf, wodurch der Verschleiß im Gleitlager zunimmt und dessen Lebensdauer abnimmt.If between the rolling elements and the piston, a sliding bearing, such as a hydrostatically relieved sliding bearing is formed, the sliding bearing in a misalignment of the rolling element with respect to the track on a strong increase in the surface pressure, whereby the wear in the sliding bearing increases and its life decreases.
Aufgrund dieser Effekte werden derartige Verdrängermaschinen lediglich mit Drücken im sogenannten Mitteldruckbereich im Bereich von ca. 200 bis ca. 300 bar eingesetzt, wobei weiterhin hohe Drehzahlen zu vermeiden sind. Hierdurch weist eine derartige Verdrängermaschine lediglich eine geringe Leistungsdichte und eine geringe Verschleißbeständigkeit auf. Aufgrund der beschränkten Lebensdauer sind zudem die Anwendungsbereiche eingeschränkt.Because of these effects, such positive displacement machines are used only with pressures in the so-called medium pressure range in the range of about 200 to about 300 bar, while continuing to avoid high speeds. As a result, such a displacement machine has only a low power density and low wear resistance. Due to the limited life also the applications are limited.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdrängermaschine der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die eine erhöhte Leistungsdichte und eine erhöhte Verschleißbeständigkeit aufweist.The present invention has for its object to provide a positive displacement machine of the type mentioned, which has an increased power density and increased wear resistance.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kolben zum Ausgleich einer Schiefstellung zwischen dem Wälzkörper und der Laufbahn derart in der Kolbenausnehmung der Zylindertrommel gelagert ist, dass der Kolben im Bereich des Wälzkörpers eine in Querrichtung der Laufbahn gerichtete Ausgleichskippbewegung durchführen kann. Der erfindungsgemäße Gedanke besteht somit darin, eine aus Fertigungstoleranzen und Bauteilverformungen möglicherweise auftretende Schiefstellung zwischen dem Wälzkörper und der Laufbahn durch eine gezielte Ausgleichsbewegung des jeweiligen Kolbens in der entsprechenden Kolbenausnehmung in Form einer Ausgleichskippbewegung auszugleichen. Die Ausgleichskippbewegung des Kolbens ist hierbei im Wesentlichen in Querrichtung der Laufbahn gerichtet. Eine Ausgleichskippbewegung in Querrichtung der Laufbahn ist hierbei eine Bewegung quer zu der Laufbahn und somit quer zu der Laufrichtung des Kolbens entlang der Laufbahn. Bei Axialkolbenmaschinen ist diese Ausgleichskippbewegung in Querrichtung der Laufbahn eine Kippbewegung des Kolbens in radialer Richtung der Axialkolbenmaschine. Bei einer erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine ist die Ausgleichskippbewegung in Querrichtung eine Kippbewegung in axialer Richtung der Radialkolbenmaschine. Durch die erfindungsgemäße Ausgleichskippbewegung des mit dem rollenförmigen Wälzkörper versehenen Kolbens kann somit sichergestellt werden, dass der Wälzkörper mit der äußeren Mantelfläche parallel zu der Laufbahn ausgerichtet ist. Dadurch wird eine Linienberührung des Wälzkörpers mit der Laufbahn auch bei Fertigungstoleranzen und Bauteilverformungen sichergestellt, so dass durch die erfindungsgemäße Ausgleichskippbewegung eine hohe und optimale Schmiegung zwischen dem Wälzkörper und der Laufbahn mit einem großen Kontaktbereich im Wälzkontakt sichergestellt wird. Eine Schiefstellung des Wälzkörpers an der Laufbahn wird somit durch die Ausgleichkippbewegung des Kolbens ausgeglichen, so dass die Belastungen des Gleitlagers zwischen dem Kolben und dem Wälzkörper sowie die Belastungen im Wälzkontakt zwischen dem Wälzkörper und der Laufbahn reduziert werden. Eine aus Fertigungstoleranzen bzw. Bauteilverformungen herrührende Schiefstellung des Wälzkörpers an der Laufbahn kann somit durch die erfindungsgemäße Ausgleichskippbewegung des Kolbens ausgeglichen werden, so dass keine nachteiligen Effekte auf die Hertzschen Pressungen zwischen dem Wälzkörper und der Laufbahn sowie im Bereich des Gleitlagers zwischen dem Kolben und dem Wälzkörper entstehen. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Verdrängermaschine ohne Erhöhung des Verschleißes mit höheren Drücken betrieben werden. Zudem weist die erfindungsgemäße Verdrängermaschine einen geringeren Verschleiß auf. Insgesamt wird somit bei der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine eine hohe Leistungsdichte bei hoher Verschleißbeständigkeit und somit einer hohen Lebensdauer erzielt.This object is achieved in that the piston is mounted to compensate for a misalignment between the rolling elements and the raceway in the piston recess of the cylinder drum, that the piston in the region of the rolling body can perform a directed in the transverse direction of the career Ausgleichskippbewegung. The idea according to the invention therefore consists in compensating for a misalignment possibly occurring between manufacturing tolerances and component deformations between the roller body and the raceway by a targeted compensating movement of the respective piston in the corresponding piston recess in the form of a compensating tilting movement. The compensating tilting movement of the piston is in this case directed essentially in the transverse direction of the raceway. A compensating rocking movement in the transverse direction of the track is in this case a movement transversely to the track and thus transversely to the running direction of the piston along the track. In axial piston machines, this compensating rocking movement in the transverse direction of the track is a tilting movement of the piston in the radial direction of the axial piston machine. In a radial piston machine according to the invention, the compensatory tilting movement in the transverse direction is a tilting movement in the axial direction of the radial piston machine. The inventive compensatory tilting movement of the piston provided with the roller-shaped rolling element can thus be ensured that the rolling element is aligned with the outer lateral surface parallel to the raceway. As a result, line contact of the rolling element with the raceway is ensured even with manufacturing tolerances and component deformations, so that a high and optimal osculation between the rolling element and the raceway with a large contact area in the rolling contact is ensured. A misalignment of the rolling element on the track is thus compensated by the compensating tilting movement of the piston, so that the loads of the sliding bearing between the piston and the rolling elements and the loads in the rolling contact between the rolling elements and the raceway can be reduced. A resulting from manufacturing tolerances or component deformations inclined position of the rolling element on the raceway can thus be compensated by the invention Ausgleichskippbewegung of the piston, so that no adverse effects on the Hertzian pressure between the rolling elements and the raceway and in the region of the sliding bearing between the piston and the rolling elements arise. As a result, the displacement machine according to the invention can be operated without increasing the wear at higher pressures. In addition, the positive displacement machine according to the invention has a lower wear. Overall, a high power density with high wear resistance and thus a long service life is thus achieved in the positive displacement machine according to the invention.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kolben zur Erzeugung der Ausgleichskippbewegung im Bereich eines Verdrängerraumes mit einer von einer Zylinderform abweichenden Querschnittsform versehen, wobei die Kolbenabmessungen an der Querschnittsform in Umfangsrichtung der Laufbahn größer als in Querrichtung der Laufbahn sind. Mit einer von der Zylinderform abweichenden Querschnittform im Bereich des Verdrängerraumes kann auf einfache Weise eine Ausgleichskippbewegung des Kolbens in der bohrungsförmigen Kolbenausnehmung der Zylindertrommel erzielt werden. Sofern die Kolbenabmessungen an dieser von der Zylinderform abweichenden Querschnittsform in Umfangsrichtung der Laufbahn und somit in Laufrichtung des Wälzkörpers entlang der Laufbahn größer ist als in Querrichtung der Laufbahn, kann auf einfache Weise erzielt werden, dass in Umfangsrichtung der Laufbahn der Kolben ein geringes Spiel in der bohrungsförmigen Kolbenausnehmung aufweist. Hierdurch kann auf einfache Weise ein zu starkes Verkippen des Kolbens bei der Übertragung der drehmomenterzeugenden Vortriebskraft in der Kolbenausnehmung vermieden werden. In Querrichtung der Laufbahn wird durch das verminderte Kolbenmaß ein Freigang zwischen dem Kolben und der Kolbenausnehmung erzielt, der die gewünschte Ausgleichskippbewegung des Kolbens ermöglicht.According to a preferred embodiment of the invention, the piston is provided for generating the Ausgleichskippbewegung in the region of a Verdrängerraumes having a different shape of a cylindrical cross-sectional shape, wherein the piston dimensions of the cross-sectional shape in the circumferential direction of the track are greater than in the transverse direction of the track. With a deviating from the cylindrical shape cross-sectional shape in the region of the displacer can be achieved in a simple manner compensating rocking movement of the piston in the bore-shaped piston recess of the cylinder barrel. If the piston dimensions at this deviating from the cylindrical shape cross-sectional shape in the circumferential direction of the track and thus in the running direction of the rolling element along the track is greater than in the transverse direction of the track, can be achieved in a simple manner that in the circumferential direction of the raceway of the piston a little play in the Having bore-shaped piston recess. This can be avoided in a simple manner excessive tilting of the piston in the transmission of the torque-generating propulsive force in the piston recess. In the transverse direction of the track, a clearance between the piston and the piston recess is achieved by the reduced piston dimension, which allows the desired Ausgleichskippbewegung the piston.
Gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist die von der Zylinderform abweichende Querschnittsform von einer Ellipse gebildet, wobei der ellipsenförmige Kolben derart in der Kolbenausnehmung angeordnet ist, dass die Hauptachse der Ellipse in Umfangsrichtung der Laufbahn angeordnet ist und die Nebenachse der Ellipse in Querrichtung der Laufbahn angeordnet ist. An dem Kolben kann eine derartige Ellipse auf einfache Weise hergestellt werden. Die Ellipse ist hierbei an dem Kolben derart angeordnet, dass sich die Nebenachse der Ellipse, in der die Ellipse die kleinste Ausdehnung aufweist, in Querrichtung der Laufbahn erstreckt, so dass ein entsprechendes Spiel und ein Freigang entsteht, um die Ausgleichskippbewegung des Kolbens in der Kolbenausnehmung zu ermöglichen. Die Hauptachse der Ellipse, in der die Ellipse die größte Ausdehnung aufweist, erstreckt sich in Umfangsrichtung der Laufbahn, so dass ein zu starkes Verkippen des Kolbens in der Kolbenausnehmung bei der Übertragung der Vortriebskraft vermieden werden kann.According to an embodiment of the invention, the cross-sectional shape deviating from the cylindrical shape is formed by an ellipse, wherein the elliptical piston is arranged in the piston recess, that the main axis of the ellipse is arranged in the circumferential direction of the raceway and the minor axis of the ellipse is arranged in the transverse direction of the raceway , On the piston, such an ellipse can be easily manufactured. The ellipse is in this case arranged on the piston in such a way that the minor axis of the ellipse, in which the ellipse has the smallest extent, extends in the transverse direction of the raceway, so that a corresponding clearance and clearance is created, in order to compensate for the piston tilting in the piston recess to enable. The major axis of the ellipse, in which the ellipse has the largest extent, extends in the circumferential direction of the raceway, so that excessive tilting of the piston in the piston recess during the transmission of the propulsion force can be avoided.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltungsform der Erfindung ist die von der Zylinderform abweichende Querschnittsform von zwei gegenüberliegend angeordneten, insbesondere um 180° gegenüberliegende, Erweiterungen, insbesondere kreissegmentförmigen Erweiterungen, an dem zylinderförmigen Kolben gebildet. Mit einer derartigen Querschnittform des Kolbens, wobei der Kolben im Wesentlichen zylinderförmig bzw. im Querschnitt kreisförmig ist und am Außenumfang mit zwei höckerartigen Erweiterungen versehen ist, kann die gewünschte von der Zylinderform abweichende Querschnittsform mit einem einfachen Herstellaufwand erzeugt werden. Der Freigang und somit das Spiel für die Ausgleichskippbewegung des Kolbens in der Kolbenausnehmung kann bereits an dem Rohteil des zylinderförmigen Kolbens ohne Aufmass gefertigt werden. Eine exakte Bearbeitung, beispielsweise eine mechanische Bearbeitung, des Kolbens ist lediglich im Bereich der beiden Erweiterungen erforderlich, die die Übertragungsbereiche zur Übertragung Vortriebskräfte von dem Kolben auf die Zylindertrommel bilden.According to an alternative embodiment of the invention, the deviating from the cylindrical shape cross-sectional shape of two oppositely arranged, in particular by 180 ° opposite, extensions, in particular circular segment-shaped extensions, formed on the cylindrical piston. With such a cross-sectional shape of the piston, wherein the piston is substantially cylindrical or circular in cross-section and provided on the outer circumference with two hump-like extensions, the desired deviating from the cylindrical shape cross-sectional shape can be produced with a simple manufacturing effort. The clearance and thus the play for the compensating tilting movement of the piston in the piston recess can already be made without any measure on the blank of the cylindrical piston. An exact machining, for example, a mechanical processing of the piston is only required in the region of the two extensions, which form the transmission areas for transmitting propulsive forces from the piston to the cylinder drum.
Der mit den Erweiterungen versehene Kolben ist hierbei derart in der Kolbenausnehmung angeordnet, dass die Erweiterungen in Umfangsrichtung der Laufbahn angeordnet sind. Hierdurch wird erzielt, dass ein zu starkes Verkippen des Kolbens in der Kolbenausnehmung bei der Übertragung der Vortriebskraft vermieden werden kann und an der restlichen, zylinderförmigen Querschnittsform des Kolbens ein Spiel und somit ein Freigang erzeugt wird, um die Ausgleichskippbewegung des Kolbens in Querrichtung der Laufbahn zu erzielen.The piston provided with the extensions is in this case arranged in the piston recess such that the extensions are arranged in the circumferential direction of the raceway. In this way it is achieved that excessive tilting of the piston in the piston recess during the transmission of the driving force can be avoided and a clearance and thus a clearance is generated on the remaining, cylindrical cross-sectional shape of the piston to the compensating rocking movement of the piston in the transverse direction of the track achieve.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Kolben am Außenumfang mit der von der Zylinderform abweichenden Querschnittsform versehen. Zwischen dem Außenumfang des Kolbens und der bohrungsförmigen Kolbenausnehmung kann somit das gewünschte Spiel und Freigang erzeugt werden, um die Ausgleichkippbewegung des Kolbens in der Kolbenausnehmung zu ermöglichen. Eine derartige Ausbildung der von der Zylinderform abweichenden Querschnittsform am Außenumfang des Kolbens ist besonders bei einer Verdrängermaschine günstig, bei der eine im Betrieb der Verdrängermaschine auftretende Abstützkraft im Bereich des Verdrängerraumes direkt von dem Kolben auf die Kolbenausnehmung übertragen wird.According to one embodiment of the invention, the piston is provided on the outer circumference with the cross-sectional shape deviating from the cylindrical shape. Between the outer periphery of the piston and the bore-shaped piston recess thus the desired clearance and clearance can be generated to allow the Ausgleichkippbewegung the piston in the piston recess. Such a training of the cylinder shape deviating cross-sectional shape on the outer circumference of the piston is particularly favorable in a positive displacement machine in which a supporting force occurring in operation of the positive displacement machine in the region of the displacement is transmitted directly from the piston to the piston recess.
Zweckmäßigerweise ist hierbei zur Abdichtung des Verdrängerraums der Kolben im Bereich der von der Zylinderform abweichende Querschnittsform mit einer Dichtungseinrichtung, insbesondere einem Kolbenring, versehen. Hierdurch kann auf einfache Weise eine Abdichtung des von dem Druckmittel beaufschlagten Verdrängerraumes zu dem Gehäuseinnenraum der Verdrängermaschine erzielt werden.Appropriately, in this case for sealing the displacement of the piston in the region of the deviating from the cylindrical shape cross-sectional shape with a sealing device, in particular a piston ring provided. In this way can be achieved in a simple manner, a sealing of the pressurized medium from the displacer to the housing interior of the displacement machine.
Der Kolben ist hierbei zur Aufnahme der Dichtungseinrichtung mit der Nut versehen, wobei der Nutgrund der Nut eine Kreisform aufweist. Eine derartige Nut mit einem kreisförmigen Nutgrund kann an dem am Außenumfang mit der von der Zylinderform abweichenden Querschnittsform versehenen Kolben auf einfache Weise hergestellt werden, um die Dichtungseinrichtung aufzunehmen.The piston is in this case provided for receiving the sealing device with the groove, wherein the groove bottom of the groove has a circular shape. Such a groove having a circular groove bottom can be easily manufactured on the piston provided on the outer periphery with the cross-sectional shape deviating from the cylinder shape to receive the sealing means.
Bei einer direkten Abstützung der Abstützkraft von dem Kolben in die Kolbenausnehmung ist ungünstig, dass die Abstützkraft im Bereich eines Hauptscheitels der Hauptachse der Ellipse, an denen die Ellipse einen kleinen Krümmungsradius aufweist, bzw. an den kreissegmentförmigen Erweiterungen, die ebenfalls einen kleinen Krümmungsradius aufweisen, von dem verdrängerraumseitigen Abschnitt des Kolbens auf die Zylindertrommel übertragen wird. Durch den kleinen Krümmungsradius an diesem Kontaktbereich zwischen dem Kolben und der Kolbenausnehmung entsteht eine ungünstige Schmiegung. Zudem tritt bei der direkten Abstützung der Abstützkraft von dem Kolben in die Kolbenausnehmung durch die Längsbewegung des Kolbens in der Kolbenausnehmung Verschleiß an den Hauptscheiteln der Ellipse bzw. den kreissegmentförmigen Erweiterungen am Außenumfang des Kolbens auf, der durch die axiale Relativbewegung des Hauptscheitels bzw. der Erweiterung in der Kolbenausnehmung bedingt ist.In a direct support of the supporting force of the piston in the piston recess is unfavorable that the supporting force in the region of a main vertex of the major axis of the ellipse, where the ellipse has a small radius of curvature, or on the circular segment-shaped extensions, which also have a small radius of curvature is transmitted from the displacement-side portion of the piston to the cylinder drum. Due to the small radius of curvature at this contact area between the piston and the piston recess creates an unfavorable osculation. In addition, occurs in the direct support of the supporting force of the piston in the piston recess by the longitudinal movement of the piston in the piston recess wear on the main crests of the ellipse or the circular segment extensions on the outer circumference of the piston, by the axial relative movement of the main vertex or the extension is caused in the piston recess.
Um diese Effekte zu vermeiden, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass zur Abdichtung des Verdrängerraums der Kolben mit einer Dichtungseinrichtung, insbesondere einem Kolbenring, versehen ist, wobei der Kolben zur Aufnahme der Dichtungseinrichtung mit einer Nut versehen ist und der Nutgrund der Nut mit der von der Zylinderform abweichenden Querschnittsform versehen ist. Das gewünschte Spiel und der Freigang, um die Ausgleichkippbewegung des Kolbens in der Kolbenausnehmung zu ermöglichen, wird somit erzielt, indem der Nutgrund der die Dichtungseinrichtung aufnehmenden Nut im Kolben mit der von der Zylinderform abweichenden Querschnittsform versehen wird. Eine derartige Ausbildung der von der Zylinderform abweichenden Querschnittsform am Nutgrund der die Dichtungseinrichtung aufnehmenden Nut ermöglicht eine Ausgestaltung der Verdrängermaschine, bei der eine Abstützkraft im Bereich des Verdrängerraumes indirekt von dem Kolben auf die Kolbenausnehmung unter Zwischenschaltung der Dichtungseinrichtung übertragen wird. Die Abstützkraft wird hierbei von dem Kolben auf die Dichtungseinrichtung übertragen, die sich an der Kolbenausnehmung abstützt. Der Bereich mit der ungünstigen Schmiegung liegt somit zwischen dem Kolben und der Dichtungseinrichtung, wobei diese Bauteile bei der Längsbewegung des Kolbens keine axiale Relativbewegung zueinander durchführen. Bei einer derartigen Ausführungsform der Erfindung kann zwischen der Dichtungseinrichtung und der Kolbenausnehmung ein geringes Durchmesserspiel gewählt werden, so dass zwischen der Dichtungseinrichtung und der Kolbenausnehmung ein hohe Schmiegung zur Verfügung gestellt wird, wodurch die Abstützkraft mit einer geringen Pressung auf die Zylindertrommel übertragen werden kann. Hierdurch kann der Verschleiß der aus der Kolbenlängsbewegung resultierenden Axialbewegung, die zwischen der Dichtungseinrichtung und der Kolbenausnehmung auftritt, gering gehalten werden.In order to avoid these effects, it is provided according to a preferred embodiment of the invention that for sealing the displacement of the piston with a sealing device, in particular a piston ring is provided, wherein the piston for receiving the sealing means is provided with a groove and the groove bottom of the groove is provided with the deviating from the cylindrical shape cross-sectional shape. The desired play and the clearance to allow the Ausgleichkippbewegung of the piston in the piston recess is thus achieved by the groove bottom of the seal receiving groove in the piston is provided with the deviating from the cylindrical shape cross-sectional shape. Such a configuration of the cross-sectional shape deviating from the cylindrical shape at the groove base of the groove receiving the sealing device enables an embodiment of the displacement machine in which a supporting force in the region of the displacement chamber is transferred indirectly from the piston to the piston recess with the interposition of the sealing device. The supporting force is in this case transmitted from the piston to the sealing device, which is supported on the piston recess. The region with the unfavorable osculation thus lies between the piston and the sealing device, these components performing no relative axial movement relative to one another during the longitudinal movement of the piston. In such an embodiment of the invention, a small diameter clearance can be selected between the sealing device and the piston recess, so that a high osculation is provided between the sealing device and the piston recess, whereby the supporting force can be transmitted to the cylinder drum with a low pressure. As a result, the wear of the piston longitudinal movement resulting axial movement, which occurs between the sealing device and the piston recess, can be kept low.
Bei einer derartigen Ausführungsform der Erfindung kann der Kolben im Bereich des Verdrängerraumes am Außenumfang im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet werden. Hierdurch wird ein einfach herzustellender Kolben ermöglicht, da der Außenumfang des Kolbens im Bereich des Verdrängerraums mit einem entsprechenden gegenüber der Kolbenausnehmung verringerten Außendurchmesser bereits in dem Rohteil des Kolbens hergestellt werden kann, so dass an dem Kolben im verdrängerraumseitigen Endbereich lediglich die mit dem von der Zylinderform abweichenden Nutgrund versehen Nut für die Dichtungseinrichtung eingearbeitet werden muss.In such an embodiment of the invention, the piston can be formed substantially cylindrical in the region of the displacement on the outer circumference. As a result, an easily manufactured piston is made possible, since the outer circumference of the piston in the region of the displacement chamber can already be produced in the blank of the piston with a corresponding outer diameter reduced relative to the piston recess, so that only the piston with the cylinder shape in the displacement side end region deviating groove base provided groove for the sealing device must be incorporated.
Die bei der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine vorgesehene Dichtungseinrichtung am verdrängerraumseitigen Endbereich des Kolbens zur Abdichtung des Verdrängerraums kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung als umfangsseitig geschlitzter Dichtring ausgebildet sein. Mit einem derartigen geschlitzten Dichtring kann eine einfache Montierbarkeit des Dichtringes in der entsprechenden Nut des Kolbens erzielt werden.According to an embodiment of the invention, the sealing device provided on the displacement chamber-side end region of the piston for sealing the displacement chamber can be designed as a circumferentially slotted sealing ring. With such a slotted sealing ring easy assembly of the sealing ring in the corresponding groove of the piston can be achieved.
Bei einem umfangsseitig geschlitzten Dichtring stellt der erforderliche Spalt im Umfang des Dichtringes eine Leckagestelle dar, an der Lecköl von dem Verdrängerraum in den Gehäuseinnenraum der Verdrängermaschine austreten kann.In the case of a circumferentially slotted sealing ring, the required gap in the circumference of the sealing ring constitutes a leakage point at which leakage oil can escape from the displacement space into the housing interior of the displacement machine.
Um diese mögliche Leckage eines geschlitzten Dichtringes zu vermeiden, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Dichtungseinrichtung als umfangsseitig geschlossener Dichtring ausgebildet. In order to avoid this possible leakage of a slotted sealing ring, the sealing device is designed as a circumferentially closed sealing ring according to a preferred embodiment of the invention.
Die Montierbarkeit eines derartigen umfangsseitig geschlossenen Dichtringes kann auf einfache Weise ermöglicht werden, wenn gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform der Erfindung der verdrängerraumseitige Abschnitt des Kolbens als Nutgrund der die Dichtungseinrichtung aufnehmenden Nut ausgebildet und an dem Kolben eine Sicherungseinrichtung zur axialen Sicherung des Dichtringes vorgesehen ist. Die Dichtungseinrichtung kann somit auf den entsprechenden, als Nutgrund ausgebildeten verdrängerraumseitigen Abschnitt des Kolbens montiert werden und mittels der Sicherungseinrichtung in axialer Richtung gesichert werden.The mountability of such a circumferentially closed sealing ring can be made possible in a simple manner, if according to an expedient embodiment of the invention, the displacement side portion of the piston formed as a groove bottom of the seal receiving groove and on the piston a securing device for axially securing the sealing ring is provided. The sealing device can thus be mounted on the corresponding, formed as a groove bottom of the displacement chamber side portion of the piston and secured by means of the securing device in the axial direction.
Bei einer indirekten Abstützung der Abstützkraft über den Dichtring ist hierbei der verdrängerraumseitige Abschnitt des Kolbens mit der von der Zylinderform abweichenden Querschnittsform versehen und als entsprechender Nutgrund für die Dichtungseinrichtung ausgebildet.In an indirect support of the supporting force on the sealing ring in this case the displacement chamber side portion of the piston is provided with the deviating from the cylindrical shape cross-sectional shape and formed as a corresponding groove bottom for the sealing device.
Eine Befestigung der Sicherungseinrichtung ist auf einfache Weise erzielbar, wenn der Kolben an dem verdrängerraumseitigen Abschnitt mit einem Einstich zur Aufnahme der Sicherungseinrichtung versehen ist.An attachment of the securing device can be achieved in a simple manner when the piston is provided on the displacement side portion with a recess for receiving the securing device.
In einem derartigen Einstich kann beispielsweise eine Sicherungseinrichtung in Form eines Sicherungsringes oder eines Sprengringes angeordnet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Sicherungseinrichtung von zwei halbkreisförmigen Sicherungsscheiben gebildet. Derartige halbkreisförmige Sicherungsscheiben sind auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar und können ohne Zuhilfenahme eines Werkzeugs in den Einstich des Kolbens eingelegt werden, um die axiale Sicherung des geschlossenen Dichtringes zu erzielen.In such a puncture, for example, a securing device in the form of a retaining ring or a snap ring can be arranged. According to a preferred embodiment of the invention, the securing device is formed by two semicircular securing washers. Such semi-circular lock washers can be produced in a simple and cost-effective manner and can be inserted without the aid of a tool in the recess of the piston to achieve the axial securing of the closed sealing ring.
Der Wälzkörper zur Abstützung der Kolben an der huberzeugenden Laufbahn kann bei einer erfindungsgemäßen Verdrängermaschine als Zylinderrolle oder als Tonnenrolle oder als Kegelrolle ausgebildet sein.The rolling element for supporting the pistons on the thrust-producing track can be designed as a cylindrical roller or as a barrel roller or as a tapered roller in a positive-displacement machine according to the invention.
Die erfindungsgemäße Verdrängermaschine kann einhubig oder mehrhubig ausgebildet sein und als Pumpe bzw. Motor betrieben werden, wobei die Verdrängermaschine als Radialkolbenmaschine oder als Axialkolbenmaschine ausgebildet sein kann.The displacement machine according to the invention may be designed as one-stroke or multi-stroke and operated as a pump or motor, wherein the displacement machine may be designed as a radial piston machine or as an axial piston machine.
Die Axialkolbenmaschine kann als Schrägscheibenmaschine mit einer um die Drehachse drehbar gelagerten Zylindertrommel oder als Taumelscheibenmaschine mit einer drehbar um die Drehachse angeordneten Laufbahn ausgebildet werden.The axial piston machine can be designed as a swashplate machine with a cylinder drum mounted rotatably about the rotation axis or as a swashplate machine with a raceway arranged so as to be rotatable about the rotation axis.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigtFurther advantages and details of the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the schematic figures. This shows
In der
Die Verdrängermaschine
Die Kolben
Die Zylindertrommel
Die Zylindertrommel
Zur Beaufschlagung der Zylindertrommel
Bei der Verdrängermaschine
Das hydrostatisch entlastete Gleitlager G zwischen der Ausnehmung
Bei der dargestellten Verdrängermaschine
Der erste Kolbenabschnitt
Bei der dargestellten Verdrängermaschine
In den
Bei der in den
Die von der Zylinderform abweichende Querschnittsform Q im Bereich des Abschnitts
Der mit der Ellipse E versehene Kolben
Mit dieser Orientierung der Ellipse E am Abschnitt
Durch die Anordnung der Hauptachse HA der Ellipse E in Umfangsrichtung der Laufbahn
Zur Abdichtung des Verdrängerraumes V ist der am Außenumfang elliptisch geformte Abschnitt
Bei der in der
Die beiden Erweiterungen
In der
Bei den in den
Wie aus den
In den
Im Gegensatz zu den Ausführungsform gemäß den
Die von der Zylinderform abweichende Querschnittsform Q am Nutgrund
Die Ausführungsform gemäß den
Bei den
Um diese Leckage zu vermeiden, ist gemäß der in den
Die Sicherungseinrichtung
Die in den
Ein geschlossener Dichtring
Bei der in der
Die in der
Bei den in den
Gemäß der Erfindung wird durch den von der Zylinderform abweichenden Querschnitt Q des Kolbens
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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