DE102012108014A1

DE102012108014A1 - Gleitschuh einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine

Info

Publication number: DE102012108014A1
Application number: DE201210108014
Authority: DE
Inventors: Martin Bergmann
Original assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-03-06

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gleitschuh (7) einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine (1) in Schrägscheibenbauweise, wobei der Gleitschuh (7) mittels eines Kugelgelenks (10) an einem Kolben (6) der Axialkolbenmaschine (1) gelenkig befestigt ist, der in einer um eine Drehachse (2) drehbar angeordneten Zylindertrommel (4) längsverschiebbar angeordnet, und der Gleitschuh (7) mit einer Lauffläche (32) versehen ist, mit der sich der Gleitschuh (7) an einer Schrägscheibe (8) der Axialkolbenmaschine (1) abstützt, wobei an der Lauffläche (32) des Gleitschuhs (7) eine mit dem Verdrängerraum (V) des Kolbens (6) in Verbindung stehenden Drucktasche (33) zur hydrostatischen Entlastung des Gleitschuhs (7) ausgebildet ist und der Gleitschuh (7) mit einem ringförmigen Bund (34) versehen ist, der einen die Drucktasche (33) umgebenden Dichtsteg (35) bildet. Die Aufgabe, einen derartigen Gleitschuh zur Verfügung zu stellen, der es ermöglicht, die maximal zulässige Drehzahl der Axialkolbenmaschine nach oben zu verschieben und gleichzeitig verringerte Verluste und verringerten Verschleiß zwischen dem Gleitschuh und der Schrägscheibe durch fliehkraftbedingte Reibbkräfte aufweist, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Gleitschuh (7) als Hohlkörper ausgebildet ist, wobei der Gleitschuh (7) mit einen die Druckmittelverbindung von dem Verdrängerraum (V) zur Drucktasche (33) herstellenden, von dem Kugelgelenk (10) zur Drucktasche (33) geführten Rohrabschnitt (41) versehen ist, der von einem Hohlraum (40) umgegeben ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleitschuh einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise, wobei der Gleitschuh mittels eines Kugelgelenks an einem Kolben der Axialkolbenmaschine gelenkig befestigt ist, der in einer um eine Drehachse drehbar angeordneten Zylindertrommel längsverschiebbar angeordnet, und der Gleitschuh mit einer Lauffläche versehen ist, mit der sich der Gleitschuh an einer Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine abstützt, wobei an der Lauffläche des Gleitschuhs eine mit dem Verdrängerraum des Kolbens in Verbindung stehenden Drucktasche zur hydrostatischen Entlastung des Gleitschuhs ausgebildet ist und der Gleitschuh mit einem ringförmigen Bund versehen ist, der einen die Drucktasche umgebenden Dichtsteg bildet.
Bei derartigen Axialkolbenmaschinen in Schrägscheibenbauweise stützen sich die in der Zylindertrommel längsverschiebbaren Kolben mittels jeweils eines Gleitschuhs, der mittels eines Kugelgelenks an dem Kolben gelenkig befestigt ist, auf einer geneigt zur Drehachse der Zylindertrommel angeordneten Schrägscheibe ab. Die von dem Druck in dem Verdrängerraum, der zwischen dem Kolben und einer Kolbenausnehmung in der Zylindertrommel gebildet ist, herrührenden Kolbenkräfte werden in den Gleitschuh an dem Kugelgelenk über eine Normalkraft eingeleitet, die senkrecht zur Schrägscheibe gerichtet ist. Dieser Normalkraft wirkt eine hydrostatische Entlastungskraft entgegen, die mittels der Drucktasche im Gleitschuh an der Lauffläche des Gleitschuhs erzeugt wird. Die hydrostatische Entlastungskraft wird über die Verbindung der Drucktasche mit dem Verdrängerraum an der Lauffläche des Gleitschuhs aus dem Druck im Verdrängerraum des Kolbens erzeugt. Die von dem Druck im Verdrängerraum druckbeaufschlagte Lauffläche setzt sich hierbei aus der Fläche der Drucktasche und der Fläche des ringförmigen Bundes zusammen, der die Drucktasche umgibt und einen der Schrägscheibe zugewandten Dichtsteg bildet. Im Betrieb der Axialkolbenmaschine bei einer Druckbeaufschlagung der Drucktasche ist in der Drucktasche die Höhe des Druckes über den Radius der Drucktasche konstant, unter dem ringförmigen Dichtsteg erfolgt ein Abfall des Druckes nach radial Außen hin. Dieses Druckfeld führt zu einer Verformung des ringförmigen Bundes des Gleitschuhs, wobei sich der ringförmige Bund des Gleitschuhs mit seiner Dichtfläche von der Schrägscheibe weg konvex aufwölbt, so dass unter dem ringförmigen Bund ein nach radial Außen in der Höhe zunehmender und divergierender Spalt entsteht. Dieser nach radial Außen zunehmende und sich öffnende Spalt unter dem ringförmigen Dichtsteg führt jedoch zu einem für die hydrostatische Entlastung ungünstigen Druckprofil. Der Druck fällt unter dem Dichtsteg nach radial Außen stark ab, so dass die hydrostatische Entlastungskraft absinkt und auf den Gleitschuh eine hohe, den Gleitschuh an die Schrägscheibe anpressende, aus der Normalkraft und der hydrostatischen Entlastungskraft resultierende Differenzkraft einwirkt. Infolge der hohen anpressenden Kräfte werden die Laufflächen zwischen dem Gleitschuh und der Schrägscheibe tribologisch hoch belastet und es entsteht Verschleiß. Die mit den hohen anpressenden Kräften einhergehende Reibung zwischen Gleitschuh und Schrägscheibe führt weiterhin zu erhöhten mechanischen Verlusten und verringert den Wirkungsgrad der Axialkolbenmaschine. Zudem entsteht durch die erhöhte Reibung ein Wärmeeintrag in die Bauteile, der entsprechend abgeführt werden muss. Um diese nachteiligen Effekte durch eine hohe konvexe Aufwölbung des Dichtsteges von der Schrägscheibe weg zu vermeiden, ist es bekannt, den Gleitschuh als Massivbauteil auszuführen und den ringförmigen Bund des Gleitschuhs entsprechend stabil und mit einer hohen Steifigkeit auszuführen, um nur eine geringe Aufwölbung des Dichtsteges zu erzielen. Hierzu wird der ringförmige Bund bei bekannten, als Massivbauteilen ausgebildeten Gleitschuhen mit einer entsprechenden hohen Bundhöhe in Längsrichtung des Gleitschuhs versehen, um eine entsprechende hohe Steifigkeit des ringförmigen Bundes gegen konvexes Aufwölben zu erzielen.
Diese Erhöhung der Bundhöhe des Gleitschuhs führt jedoch zu einer massiven Bauweise des Gleitschuhs und zu einer entsprechenden Zunahme der Masse des Gleitschuhs in einem hohen Maße.
Die Zunahme der Masse der Gleitschuhe führt zu folgenden Nachteilen. Im Betrieb der Axialkolbenmaschine bei rotierender Zylindertrommel treten an den Gleitschuhen infolge der Masse der Gleitschuhe senkrecht zur Rotationsachse der Gleitschuhe radial nach außen gerichtete Fliehkräfte auf. Die Fliehkräfte greifen hierbei an den Massenschwerpunkten der Gleitschuhe an, die von dem Mittelpunkt des Kugelgelenks, mit dem der Gleitschuh an dem Kolben gelenkig angeordnet ist, beabstandet ist. Durch diesen Abstand des Massenschwerpunktes des Gleitschuhs von dem Mittelpunkt des Kugelgelenks entsteht durch die angreifenden Fliehkräfte ein auf den Gleitschuh einwirkendes Abkippmoment. Dieses Abkippmoment des Gleitschuhs wird durch eine Abstützung mit einem Kräftepaar des Gleitschuhs auf der Schrägscheibe und auf einer den Gleitschuh an der Schrägscheibe haltenden Niederhalteeinrichtung kompensiert.
Da die Fliehkräfte und somit das Abkippmoment der Gleitschuhe mit dem Quadrat der Drehzahl der Zylindertrommel zunimmt, entsteht insbesondere bei hohen Drehzahlen ein hohes Abkippmoment und entsprechend hohe Abstützkräfte. Da im Bereich der zwischen dem Gleitschuh und der Schrägscheibe wirkende Abstützkraft aufgrund der hohen Drehzahlen hohe Relativgeschwindigkeiten des mit der Zylindertrommel rotierenden Gleitschuhs auftreten und sich aufgrund der durch das Abkippmoment herrührenden Neigung des Gleitschuhs relativ zur Schrägscheibe die Abstützkraft auf eine kleine Fläche konzentriert, sind die tribologischen Belastungen in diesem Bereich, in dem die Abstützkraft zwischen Gleitschuh und Schrägscheibe übertragen wird, sehr hoch. Ein mit der hohen Abstützkraft in diesem Bereich einhergehender Verschleiß der von der Schrägscheibe und den Gleitschuhen gebildeten Gleitpartner begrenzt die Lebensdauer der Axialkolbenmaschine. Bei bekannten Axialkolbenmaschinen mit massiven Gleitschuhen wird daher die Maximaldrehzahl der Axialkolbenmaschine entsprechend beschränkt, um Verschleiß an der Schrägscheibe und den Gleitschuhen zu minimieren. Die Begrenzung der Maximaldrehzahl der Axialkolbenmaschine führt jedoch insbesondere bei einer als Hydromotor ausgebildeten Axialkolbenmaschine, die beispielsweise in hydrostatischen Fahrantrieben eingesetzt werden, zu einer Einschränkung des Anwendungsbereichs.
Die hohen tribologischen Belastungen an den Gleitschuhen und der Schrägscheibe führen weiterhin zu einer entsprechend hohen Reibung, die zu einem entsprechend hohen Wärmeeintrag in die Axialkolbenmaschine führt. Sofern die Zylindertrommel in einem ölentleerten Gehäuse der Axialkolbenmaschine rotiert, kann dieser Wärmeeintrag, da er nicht über eine Gehäusespülung mit Druckmittel abgeführt werden kann, zu einer starken Erwärmung der Gleitschuhe und der Schrägscheibe führen, so dass die Gleitschuhe und die Schrägscheibe tribologisch für die Standfestigkeit ungünstigen hohen Temperaturen ausgesetzt sein können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleitschuh der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, der es ermöglicht, die maximal zulässige Drehzahl der Axialkolbenmaschine nach oben zu verschieben und gleichzeitig verringerte Verluste und verringerten Verschleiß zwischen dem Gleitschuh und der Schrägscheibe durch fliehkraftbedingte Reibbkräfte aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Gleitschuh als Hohlkörper ausgebildet ist, wobei der Gleitschuh mit einem die Druckmittelverbindung von dem Verdrängerraum zur Drucktasche herstellenden, von dem Kugelgelenk zur Drucktasche geführten Rohrabschnitt versehen ist, der von einem Hohlraum umgegeben ist. Die Ausbildung des Gleitschuhs als Hohlkörper führt zu einer Verringerung der Masse des Gleitschuhs und damit zu verringerten radialen Fliehkräften und verringertem Abkippmoment. Die Ausbildung eines in dem Hohlraum des als Hohlkörper ausgebildeten Gleitschuhs angeordneten Rohrabschnitts, der sich von dem Kugelgelenk zur Drucktasche erstreckt, ermöglicht bei dem erfindungsgemäßen Gleitschuh die Versorgung und Beaufschlagung der Drucktasche mit dem Druck im Verdrängerraum des Kolbens, um die hydrostatische Entlastung des Gleitschuhs an der Schrägscheibe zu erzielen. Mit der Verringerung der Masse des erfindungsgemäßen Gleitschuhs kann durch die Verringerung des auftretenden Abkippmoments die zulässige maximale Drehzahl der Axialkolbenmaschine zu höheren Werten verschoben werden. Zudem verringern sich durch das verringerte Abkippmoment die auftretenden Abstützkräfte zwischen dem Gleitschuh, der Schrägscheibe und der Niederhalteeinrichtung, so dass mit dem erfindungsgemäßen Gleitschuh der auftretende Verschleiß und die auftretende Reibung verringert werden und sich der damit verbundene Wärmeeintrag in die Bauteile verringert. Insgesamt kann somit mit den erfindungsgemäßen Gleitschuhen der Drehzahlbereich der Axialkolbenmaschine angehoben werden und können die fliehkraftbedingten Verluste und Verschleiß verringert werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung weist der Gleitschuh einen das Kugelgelenk bildenden Kugelkopf bzw. eine das Kugelgelenk bildende kugelkalottenförmige Ausnehmung, einen Gleitschuhhals und eine mit der Drucktasche versehene Gleitschuhplatte auf, wobei sich der Hohlraum in Längsrichtung des Gleitschuhs von dem Kugelgelenk über den Gleitschuhhals bis an die Gleitschuhplatte erstreckt. Mit einer derartigen Erstreckung des Hohlraums über die gesamte Länge des Gleitschuhs kann eine deutliche Verringerung der Masse des erfindungsgemäßen Gleitschuhs erzielt werden.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn sich der Hohlraum in Längsrichtung des Gleitschuhs von dem Kugelgelenk zur Drucktasche derart erstreckt, dass die Gleitschuhplatte im Bereich der Drucktasche als scheibenförmige Kreisringplatte ausgebildet ist. Die Ausbildung der Gleitschuhplatte im Bereich der Drucktasche als scheibenförmige Kreisringplatte ergibt in Verbindung mit dem Hohlraum im Gleitschuh bei anstehendem Druck in der Drucktasche eine konkave Verformung der scheibenförmigen Kreisringplatte in Richtung zum Kugelgelenk, so dass es ermöglicht wird, die Bundhöhe des die Drucktasche umgebenden ringförmigen Bundes gegenüber Gleitschuhen des Standes der Technik zu verringern, und auch bei einer verringerten Bundhöhe des ringförmigen Bundes ein konvexes Aufwölben des von dem Bund gebildeten Dichtsteges von der Schrägscheibe weg vermieden wird. Mit der Verringerung der Bundhöhe des die Drucktasche umgebenden ringförmigen Bundes kann die Masse des erfindungsgemäßen Gleitschuhs weiter verringert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Gleitschuhhals trichterförmig ausgeführt und bildet der Übergangsbereich von dem trichterförmigen Gleitschuhhals zur Kreisringplatte eine ringförmige Außenabstützung der Kreisringplatte. Hierdurch werden besondere Vorteile erzielt, da sie die Gleitschuhplatte innerhalb der ringförmigen Außenabstützung und somit im Bereich der Drucktasche bei anstehendem Druck in der Drucktasche konkav nach Innen verformt mit und sich an dem den Dichtsteg bildenden Bund radial außerhalb der Außenabstützung der konkaven Form eine konvexe Form überlagert.
Mit besonderem Vorteil ist der Rohrabschnitt zentral und koaxial zur Längsachse des Gleitschuhs angeordnet ist. Hierdurch kann ein einfacher Aufbau des Kolbens mit einem als säulenartigen Zentralrohr ausgebildeten Rohrabschnitt erzielt werden.
Zweckmäßigerweise ist der Rohrabschnitt mit einem Verbindungskanal zur Verbindung der Drucktasche mit dem Verdrängerraum des Kolbens versehen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Steifigkeiten des Rohrabschnitts, der scheibenförmige Kreisringplatte und des ringförmigen Bundes derart bemessen, dass an dem ringförmigen Dichtsteg unter Belastung mit einem Druckprofil ein nach radial Außen ebener Spalt erzeugt wird. Mit einer derartigen Auslegung der Steifigkeiten des Rohrabschnitts, der scheibenförmige Kreisringplatte und des ringförmigen Bundes kann gezielt die Verformung des Gleitschuhs bei einem in der Drucktasche anstehenden Druck derart beeinflusst werden, dass an dem ringförmigen Bund und somit dem die Drucktasche umgebenden Dichtsteg ein ebener Spalt erzeugt wird und eine nachteilige, konvexe Verformung des Dichtsteges mit einem nach außen divergierenden Spalt vermieden wird.
Gemäß einer alternativen, besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Steifigkeiten des Rohrabschnitts, der scheibenförmige Kreisringplatte und des ringförmigen Bundes derart bemessen sind, dass an dem ringförmigen Dichtsteg unter Belastung mit einem Druckprofil ein nach radial Außen konvergierender Spalt erzeugt wird. Mit einer derartigen Auslegung der Steifigkeiten des Rohrabschnitts, der scheibenförmige Kreisringplatte und des ringförmigen Bundes kann gezielt die Verformung des Gleitschuhs bei einem in der Drucktasche anstehenden Druck derart beeinflusst werden, dass an dem ringförmigen Bund und somit dem die Drucktasche umgebenden Dichtsteg ein konvergierender, sich nach radial Außen verengender Spalt erzeugt wird und eine nachteilige, konvexe Verformung des Dichtsteges mit einem nach außen konvergierenden Spalt vermieden wird. Ein derartiger konvergierender, sich nach radial Außen verengender Spalt zwischen dem Dichtsteg und der Schrägscheibe ergibt besondere Vorteile, da das Druckprofil unter dem Dichtsteg derart beeinflusst wird, dass sich eine erhöhte hydrostatische Entlastungskraft einstellt. Zudem ist bei einem konvergierenden Spalt die Höhe der sich einstellenden hydrostatischen Entlastungskraft abhängig von der Spalthöhe zwischen dem Gleitschuh und der Schrägscheibe, wobei sich bei einer geringen Spalthöhe ein weit nach radial Außen reichendes Druckprofil mit einer entsprechenden hohen hydrostatischen Entlastungskraft ausbildet und bei einer sich vergrößernden Spalthöhe die hydrostatischen Entlastungskraft absinkt. Diese Abhängigkeit der erzeugten hydrostatischen Entlastungskraft von der Spalthöhe ermöglicht, dass bei einer sich verändernden anpressenden Normalkraft an dem Gleitschuh eine optimale Anpassung der hydrostatischen Entlastungskraft erfolgt.
Der erfindungsgemäße Gleitschuh kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform einstückig ausgebildet werden.
Hinsichtlich einer einfachen und günstigen Herstellung des erfindungsgemäßen Gleitschuhs ergeben sich Vorteile, wenn der Gleitschuh gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mehrteilig ausgeführt ist und aus einem Außenteil und einem mit dem Außenteil verbundenen Innenteil gebildet ist.
Bevorzugt ist bei einem derartigen, mehrteiligen Gleitschuh der Außenteil mit dem Kugelgelenk, dem Gleitschuhhals und dem Bund versehen. Ein derartiges, ausgedrehtes Außenteil kann auf einfache Weise in einem Drehvorgang hergestellt werden.
Bevorzugt ist bei einem derartigen, mehrteiligen Gleitschuh der Innenteil mit dem Rohrabschnitt und der scheibenförmige Kreisringplatte versehen. Ein derartiges rohrförmiges, mit einem scheibenförmigen Ende versehenes Innenteil kann einstückig ausgeführt sein oder aus zwei Bauteilen, nämlich einem Rohrabschnitt und einer Scheibe, gebildet werden.
Mit besonderem Vorteil sind der Außenteil und der Innenteil stoffschlüssig miteinander verbunden, wodurch eine einfache Herstellung eines mehrteiligen, als Hohlkörper ausgeführten Gleitschuhs erzielt wird. Ein derartiges, stoffliches Fügen des mehrteiligen Gleitschuhs kann bevorzugt durch einen Lötvorgang oder durch Schweißen, beispielsweise Elektrodenstrahlschweißen, Laserschweißen oder Reibschweißen, erfolgen.
Der in dem Gleitschuh ausgebildete Hohlraum kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung abgeschlossen und mit einem Gas befüllt sein.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung steht der in dem Gleitschuh ausgebildete Hohlraum mittels einer Verbindungsöffnung mit dem Gehäuseinnenraum der Axialkolbenmaschine in Verbindung.
Eine derartige Verbindung des Hohlraums mit dem Gehäuseinnenraum der Axialkolbenmaschinen kann auf einfache Weise erzielt werden, wenn die Verbindungsöffnung im Gleitschuhhals ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine hydrostatische Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise mit erfindungsgemäßen, als Hohlkörpern ausgeführten Gleitschuhen zur Abstützung der Kolben an einer Schrägscheibe. Eine derartige Axialkolbenmaschine weist die oben genannten Vorteile auf und die maximale Drehzahl der Axialkolbenmaschine kann zu höheren Drehzahlen verschoben werden. Da mit dem erfindungsgemäßen Gleitschuhen weiterhin die Reibungskräfte zwischen den Gleitschuhen und der Schrägscheibe verringert wird, wird eine geringere Bauteileerwärmung erzielt, die es ermöglicht, ein ölentleertes Gehäuse vorzusehen, das bei hohen Drehzahlen weitere Vorteile durch eine Verringerung der Planschverluste der Zylindertrommel und der aus der Zylindertrommel auskragenden Kolben ermöglicht.
Mit besonderem Vorteil ist die Axialkolbenmaschine als Hydromotor ausgebildet. Mit den erfindungsgemäßen Gleitschuhen wird es ermöglicht, einen schnelllaufenden Hydromotor für hohe Drehzahlen zu schaffen, wodurch sich bei einem hydrostatischen Fahrbetrieb eines Fahrzeugs besondere Vorteile hinsichtlich der erzielbaren Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeugs erzielen lassen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt
1 eine Axialkolbenmaschine des Standes der Technik in einem Längsschnitt,
2 einen Gleitschuh des Standes der Technik unter idealen Bedingungen im unverformten Zustand,
3 einen Gleitschuh des Standes der Technik unter realen Bedingungen mit einer Aufwölbung des Dichtsteges,
4 den Gleitschuh des Standes der Technik unter Einwirkung des fliehkraftbedingten Abkippmoments,
5 eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine in einem Längsschnitt,
6 einen erfindungsgemäßen Gleitschuh unter idealen Bedingungen im unverformten Zustand,
7 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gleitschuh unter Belastung im verformten Zustand,
8 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gleitschuh unter Belastung im verformten Zustand,
9 ein schematisches Ersatzmodell zur Verdeutlichung der Verformungen des erfindungsgemäßen Gleitschuhs und
10 eine Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Gleitschuhs.
In der 1 ist eine hydrostatische Axialkolbenmaschine 1 in Schrägscheibenbauweise, beispielsweise eine als Hydromotor ausgebildete Axialkolbenmaschine 1, des Standes der Technik in einem Längsschnitt dargestellt.
Die Axialkolbenmaschine 1 weist eine um eine Drehachse 2 drehbar angeordnete Triebwerksbaugruppe 3 auf, die eine Zylindertrommel 4 umfasst, die mit mehreren konzentrisch zur Drehachse 2 angeordneten Kolbenausnehmungen 5 versehen ist, die bevorzugt von Zylinderbohrungen gebildet sind und in denen jeweils ein Kolben 6 längsverschiebbar gelagert ist.
Die Kolben 6 stützen sich in dem aus der Zylindertrommel 4 herauskragenden Bereich mittels jeweils eines Gleitschuhs 7 auf einer von einer Schrägscheibe 8 gebildeten Laufbahn ab. Die gegenüber der Drehachse 2 um einen Neigewinkel geneigte Schrägscheibe 8 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Gehäuse 9 angeformt bzw. befestigt, so dass die Axialkolbenmaschine 1 ein festes Verdrängungsvolumen aufweist.
Die Gleitschuhe 7 sind mittels eines Kugelgelenks 10 gelenkig an den Kolben 6 befestigt. An den Gleitschuhen 7 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel hierzu eine Kugel 11 angeformt, die in einer kugelkalottenförmigen Ausnehmung 12 an den Enden der Kolben 6 gehaltert ist.
Die Gleitschuhe 7 werden durch eine ringscheibenförmige und zusammen mit der Zylindertrommel 4 rotierenden Niederhalteeinrichtung 13 vom Abheben von der Schrägscheibe 8 gehindert. Die Niederhalteeinrichtung 13 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Niederhalteplatte ausgebildet, die mittels einer Befestigungseinrichtung 14 im Gehäuse 9 befestigt ist.
Die Zylindertrommel 4 stützt sich in axialer Richtung mit einer an der Stirnseite ausgebildeten kreisförmigen Abstützfläche 15 an einer gehäusefesten Steuerfläche 16 ab. Die Steuerfläche 16 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel an einer Steuerscheibe 17 ausgebildet, die an einem Gehäuse 9 oder einem entsprechenden Gehäusedeckel 9a drehfest befestigt ist.
Die Zylindertrommel 4 ist von einer zentrischen Bohrung 18 durchsetzt, durch die eine konzentrisch zur Drehachse 2 angeordnete Triebwelle 19 der Triebwerksbaugruppe 3 durch die Zylindertrommel 4 geführt ist. Die Triebwelle 19 ist mittels Lagerungen 20, 21 im Gehäuse 9 drehbar gelagert. Zur Abdichtung gegenüber der Umgebung ist im Bereich der Lagerung 20 ein Dichtungselement 22, beispielsweise ein Wellendichtring, angeordnet. Die Zylindertrommel 4 ist mit der Triebwelle 19 drehsynchron, jedoch axial verschiebbar, verbunden, beispielweise mittels einer Mitnahmeverzahnung 23. Die Triebwerksbaugruppe 3 umfasst weiterhin eine als Druckfeder ausgebildete Federeinrichtung 24, die eine Druckkraft erzeigt, die die Zylindertrommel 4 in Anlage an die Steuerfläche 16 hält.
Die Axialkolbenmaschine 1 weist eine in dem Längsschnitt der 1 nicht näher dargestellte Einlassseite, die beispielsweise von einem nicht näher dargestellten Kanal im Gehäuse 9 gebildet ist, und eine Auslassseite auf, die ebenfalls von einem nicht näher dargestellten Kanal im Gehäuse 9 gebildet ist. Bei einer Drehung der Zylindertrommel 4 um die Drehachse 2 gelangen die von den Kolbenausnehmungen 5 und den entsprechenden in der Kolbenausnehmung 5 langverschiebbaren Kolben 6 gebildeten Verdrängerräume V abwechselnd mit der Einlassseite und der Auslassseite in Verbindung. Die Kolbenausnehmungen 5 der Zylindertrommel 4 sind zur Verbindung mit der Einlassseite und der Auslassseite mit jeweils einer Verbindungsöffnung 25 versehen.
Die an der Steuerscheibe 17 ausgebildete Steuerfläche 16 ist zum Anschluss an die Einlassseite bzw. an die Auslassseite mit in dem Längsschnitt der 1 nicht näher dargestellten nierenförmigen Steueranschlüssen versehen, die Steuernieren bilden und mit denen die Verbindungsöffnungen 25 in der Zylindertrommel 4 zusammenwirken.
Bei der Axialkolbenmaschine 1 des Standes der Technik sind die Gleitschuhe 7 – wie in der 2 näher dargestellt ist – als Massivbauteile ausgebildet, die an einem Ende mit der Kugel 11 und an dem gegenüberliegenden Ende mit einer Gleitschuhplatte 30 sowie einem dazwischenliegenden Gleitschuhhals 31 versehen sind.
Der Gleitschuh 7 ist an der Stirnseite der Gleitschuhplatte 30 mit einer Lauffläche 32 versehen, mit der sich der Gleitschuh 7 an der Schrägscheibe 8 der Axialkolbenmaschine 1 abstützt. In der Lauffläche 32 ist eine mit dem Verdrängerraum V des Kolbens 4 in Verbindung stehenden Drucktasche 33 zur hydrostatischen Entlastung des Gleitschuhs 7 ausgebildet. Die in der Regel scheibenförmige Drucktasche 33 ist von einem ringförmigen Bund 34 der Gleitschuhplatte 30 umgeben, der an der Unterseite einen die Drucktasche 33 umgebenden Dichtsteg 35 an der Stirnseite des Gleitschuhs 7 bildet. Die Oberseite des Bundes 34 an der Gleitschuhplatte 30 bildet eine Anlagefläche für die Niederhalteeinrichtung 13.
Zur Beaufschlagung der Drucktasche 33 mit dem Druck in dem Verdrängerraum V des Kolbens 6 ist in dem Gleitschuh 7 ein Verbindungskanal 36 ausgebildet, der über einen Verbindungskanal 37 im Kolben 4 mit dem Verdrängerraum V des entsprechenden Kolbens 6 in Verbindung steht.
Im Betrieb der Axialkolbenmaschine 1 bei rotierender Zylindertrommel 4 stützen sich die aus dem Druck in dem Verdrängerraum V herrührenden Kolbenkräfte über die Gleitschuhe 7 an der geneigt zur Drehachse 2 angeordneten Schrägscheibe 8 ab, an der die Gleitschuhe 7 entlang gleiten. Die Kolbenkräfte werden in die Gleitschuhe 7 an dem Kugelgelenk 10 über eine Normalkraft F_N eingeleitet, die senkrecht zur Schrägscheibe 8 gerichtet ist. Der Normalkraft F_N wirkt eine hydrostatische Entlastungskraft F_E entgegen, die mittels einer von dem Druck im Verdrängerraum V beaufschlagten Fläche am Gleitschuh 7 erzeugt wird. Die druckbeaufschlagte Fläche setzt sich aus der Fläche der Drucktasche 33 und der Fläche des die Drucktasche radial Außen umgebenden Dichtsteges 35 zusammen, die über die Verbindungskanäle 36, 37 von dem Druck im Verdrängerraum V beaufschlagt sind. Im Betrieb der Axialkolbenmaschine 1 bei einer Druckbeaufschlagung der Drucktasche 33 ist in der Drucktasche 33 die Höhe des Druckes p des die hydrostatische Entlastungskraft F_E ergebenen Druckprofils über den Radius der Drucktasche 33 konstant, unter dem ringförmigen Dichtsteg 35 erfolgt ein Abfall des Druckes p nach radial Außen hin.
In der 2 ist ein idealer Zustand eines unverformten Gleitschuhs 7 mit einem sich einstellenden Druckprofil p unter dem Gleitschuh 7 dargestellt, das die hydrostatische Entlastungskraft F_E ergibt.
Dieses Druckprofil p des hydrostatischen Entlastungsdruckes führt jedoch – wie in der 3 dargestellt ist – im Bereich der Gleitschuhplatte 30 zu einer Verformung des ringförmigen Bundes 34 des Gleitschuhs 7, durch die sich der ringförmige Bund 34 des Gleitschuhs 7 mit seiner von dem Dichtsteg 35 gebildeten Dichtfläche von der Schrägscheibe 8 weg konvex aufwölbt, so dass unter dem Dichtsteg 35 ein nach radial Außen in der Höhe zunehmender und divergierender Spalt entsteht. Diese konvexe Aufwölbung des Dichtsteges 35 ist in der 3 mit dem Maß h verdeutlicht. Der nach radial Außen zunehmende und sich öffnende Spalt unter dem ringförmigen Dichtsteg 35 führt jedoch zu einem für die hydrostatische Entlastung ungünstigen Druckprofil p, da der Druck p gegenüber einem unverformten Zustand des Dichtsteges 35 aufgrund der konvexen Aufwölbung h unter dem Dichtsteg 35 nach radial Außen stärker abfällt, so dass die sich ergebende hydrostatische Entlastungskraft F_E absinkt und auf den Gleitschuh 7 eine hohe, den Gleitschuh 7 an die Schrägscheibe 8 anpressende, aus der Normalkraft F_N und der hydrostatischen Entlastungskraft F_E resultierende Differenzkraft wirkt. In der 3 ist der Verlauf des Druckprofils p unter dem unverformten Dichtsteg 35 zur Verdeutlichung strichpunktiert dargestellt. Die hohen anpressenden Kräfte führen zwischen dem Gleitschuh 7 und der Schrägscheibe 8 zu hohen tribologischen Belastungen, hohem Verschleiß und hoher Reibung und somit zu hohen, den Wirkungsgrad der Axialkolbenmaschine 1 verringernden mechanischen Verlusten.
Um die konvexe Aufwölbung h des Dichtsteges 35 eines Gleitschuhs 7 des Standes der Technik auf geringe Werte zu begrenzen, wird der ringförmigen Bund 34 an der Gleitschuhplatte 30 des Gleitschuhs 7 entsprechend stabil und mit einer hohen Steifigkeit ausgeführt und hierzu der ringförmigen Bund 34 mit einer entsprechenden hohen Bundhöhe T in Längsrichtung des Gleitschuhs 7 ausgeführt.
Diese große Bundhöhe T des ringförmigen Bundes 34 des Gleitschuhs 7 des Standes der Technik führt jedoch zu einer entsprechenden Zunahme der Masse des Gleitschuhs 7 in einem hohen Maße. Diese Zunahme der Masse der Gleitschuhe 7 führt im Betrieb der Axialkolbenmaschine 1 bei rotierender Zylindertrommel 2 – wie in der 1 verdeutlicht ist – zu entsprechend hohen Fliehkräften F_a, die an den Massenschwerpunkten S der Gleitschuhe 7 senkrecht zur Rotationsachse der Gleitschuhe 7 radial nach außen wirken. Da diese nach außen gerichteten und an den Massenschwerpunkten S der Gleitschuhe 7 angreifenden Fliehkräfte F_a von dem Mittelpunkt K des Kugelgelenks 10, mit dem der Gleitschuh 7 an dem Kolben 6 gelenkig angeordnet ist, beabstandet ist, entsteht ein auf den Gleitschuh 7 einwirkendes Abkippmoment M_a. Dieses Abkippmoment M_a wird an den Gleitschuhen 7 durch eine Abstützung mit einem Kräftepaar aus den Abstützkräften F1, F2 kompensiert. Wie in der 4 dargestellt ist, wirkt die Abstützkraft F1 zwischen der Schrägscheibe 8 und dem Gleitschuh 7 und die Abstützkraft F2 zwischen der Niederhalteeinrichtung 13 und dem Gleitschuh 7.
Da die Fliehkräfte F_a und somit das Abkippmoment M_a der Gleitschuhe 7 mit dem Quadrat der Drehzahl der Zylindertrommel 4 zunimmt, entstehen insbesondere bei hohen Drehzahlen hohe Abstützkräfte F1, F2. Da im Bereich der zwischen dem Gleitschuh 7 und der Schrägscheibe 8 wirkenden Abstützkraft F1 aufgrund der hohen Drehzahlen hohe Relativgeschwindigkeiten des mit der Zylindertrommel 4 rotierenden Gleitschuhs 7 auftreten und sich aufgrund der durch das Abkippmoment M_a herrührenden Neigung des Gleitschuhs 7 relativ zur Schrägscheibe 8 die Abstützkraft F1 auf eine kleine Fläche konzentriert, sind die tribologischen Belastungen in diesem Bereich, in dem die Abstützkraft F1 übertragen wird, sehr hoch. Ein damit einhergehender Verschleiß der von der Schrägscheibe 8 und den Gleitschuhen 7 gebildeten Gleitpartner begrenzt die Lebensdauer der Axialkolbenmaschine 1. Bei bekannten Axialkolbenmaschinen mit als Massivbauteilen ausgebildeten Gleitschuhen 7, die mit einer großen Bundhöhe T an der Gleitschuhplatte 30 versehen sind, wird daher die Maximaldrehzahl entsprechend beschränkt, um Verschleiß an der Schrägscheibe 8 und den Gleitschuhen 7 zu minimieren. Die Begrenzung der Maximaldrehzahl der Axialkolbenmaschine führt jedoch insbesondere bei einer als Hydromotor ausgebildeten Axialkolbenmaschine, die beispielsweise in hydrostatischen Fahrantrieben eingesetzt werden, zu einer Einschränkung des Anwendungsbereichs.
In den 6 bis 10 ist eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine 1 mit erfindungsgemäßen Gleitschuhen 7 dargestellt. Gleiche Bauteile sind hierbei mit gleichen Bezugsziffern versehen.
In der 5 ist eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine, beispielsweise ein Hydromotor, der mit erfindungsgemäßen Gleitschuhen 7 zur Abstützung der Kolben 6 an der Schrägscheibe 8 versehen ist, dargestellt. Die 6 bis 10 zeigen erfindungsgemäße Gleitschuhe 7 in einem Längsschnitt.
Die erfindungsgemäßen Gleitschuhe 7 sind als Hohlkörper ausgebildet, die im inneren einen Hohlraum 40 aufweisen. Die erfindungsgemäßen Gleitschuhe 7 sind an einem Ende mit der das Kugelgelenk 10 bildenden Kugel 11 und an dem gegenüberliegenden Ende mit der Gleitschuhplatte 30, an der die Gleitschuhplatte 30 und der ringförmige Bund 34 ausgebildet sind, sowie dem dazwischenliegenden Gleitschuhhals 31 versehen, wobei sich der Hohlraum 40 in Längsrichtung des Gleitschuhs 7 von dem Kugelgelenk 10 über den Gleitschuhhals 30 bis an die Gleitschuhplatte 30 erstreckt.
Der innere Hohlraum 40 des Gleitschuhs 40 erstreckt sich derart in Richtung der in der Lauffläche 32 der Gleitschuhplatte 30 ausgebildeten Drucktasche 33, dass die Gleitschuhplatte 30 im Bereich der Gleitschuhplatte 30 als dünne scheibenförmige Kreisringplatte 45 ausgebildet ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Gleitschuh 7 ist weiterhin die Bundhöhe T des die Drucktasche 33 radial Außen umgebenden ringförmigen Bundes 30, der den die Drucktasche 33 umgebenden Dichtsteg 35 bildet, in einem großen Maße gegenüber der Bundhöhe T eines Gleitschuhs 7 des Standes der Technik gemäß den 1 bis 4 verringert.
In dem inneren Hohlraum 40 des Gleitschuhs 7 ist ein Rohrabschnitt 41 angeordnet, der sich von dem stirnseitigen Ende des Gleitschuhs 7 im Bereich des Kugelgelenks 10 zu der in der Gleitschuhplatte 30 ausgebildeten Drucktasche 33 erstreckt, um eine Verbindung des Verdrängerraums V des Kolbens 6 mit der Drucktasche 33 ermöglicht. Der Rohrabschnitt 41 ist hierzu mit einem bohrungsförmigen Verbindungskanal 36 versehen. Der säulenartige Rohrabschnitt 41 ist hierbei zentral und koaxial zur Längsachse des Gleitschuhs 7 angeordnet.
Der sich von dem Kugelgelenk 10 zu der Gleitschuhplatte 30 erstreckende Gleitschuhhals 31 ist bei dem erfindungsgemäßen Gleitschuh 7 trichterförmig ausgeführt. Im Bereich der Gleitschuhplatte 30 bildet der Übergangsbereich von dem trichterförmigen Gleitschuhhals 31 zu der Kreisringsplatte 45 eine ringförmige, radiale Außenabstützung 46 der Kreisringplatte 45. Im unteren Bereich ist an dem trichterförmigen Gleitschuhhals 31 der Gleitschuhplatte 30 nach radial Außen der ringförmige Bund 34 angeformt, um an der Oberseite des Bundes 34 die Anlagefläche für die Niederhalteeinrichtung 13 zu bilden.
In der 6 ist ein idealer Zustand eines unverformten erfindungsgemäßen Gleitschuhs 7 mit einem sich einstellenden Druckprofil p des Druckes unter dem Gleitschuh 7 dargestellt, das die hydrostatische Entlastungskraft F_E ergibt.
Um bei dem erfindungsgemäßen Gleitschuh 7 aufgrund der verringerten und geringen Bundhöhe T des Bundes 30 die oben beschriebenen, nachteiligen Effekte durch eine konvexe Aufwölbung des Dichtsteges 35 mit einem nach radial außen divergierenden Spalt und somit einer nach radial außen zunehmenden Spalthöhe zu vermeiden, erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Gleitschuh 7 eine gezielte Beeinflussung der sich bei einer Druckbelastung mit einem Druck und den sich einstellenden Druckprofil p ergebenden Verformungen im Bereich der der Gleitschuhplatte 30.
Diese Wirkungsweise wird im Folgenden anhand des schematischen Ersatzmodells eines erfindungsgemäßen Gleitschuhs 7 der 9 erläutert. Die 9 zweigt eine scheibenförmige Platte 50, die von der Kreisringplatte 45 und dem Bund 34 und somit der Gleitschuhplatte 30 des Gleitschuhs 7 gebildet ist. Die Platte 50 ist von einem Ringlager 51, das von der radialen Außenabstützung 46 des Gleitschuhs 7 gebildet ist, ringförmig gelenkig gelagert und wird in der Mitte über eine Feder 52 abgestützt, die von dem zentralen Rohrabschnitt 41 des Gleitschuhs 7 gebildet ist. Die axiale Steifigkeit der Feder 52 entspricht hierbei der axialen Steifigkeit des zentralen und mittigen Rohrabschnitts 41 des Gleitschuhs 7.
In der linken Darstellung der 9 ist das unbelastete und unverformte Ersatzmodell des erfindungsgemäßen Gleitschuhs 7 dargestellt. Die rechte Darstellung der 9 zeigt das Ersatzmodell bei einer Druckbelastung der Drucktasche 33 und einem sich unter der Lauffläche 32 des erfindungsgemäßen Gleitschuhs 7 einstellenden Druckprofil p.
Bei einer Belastung durch das Druckprofil p wölbt sich die an dem Ringlager 51 abgestützte Platte 50 von der Schrägscheibe 8 weg nach oben und es entsteht eine konkave Form, wie durch den Pfeil K1 in der rechten Darstellung der 9. In dem äußeren Bereich radial außerhalb des Ringlagers 51 wird dieser konkaven Form eine durch den Pfeil K2 in der rechten Darstellung der 9 verdeutlichte konvexe Form überlagert. In der rechten Darstellung der 9 überwiegt in dem radial äußeren Bereich der Platte 50 außerhalb des Ringlagers 51 und somit bei einem erfindungsgemäßen Gleitschuh im Bereich des Dichtsteges 35 die konkave Form, so dass sich unter dem Dichtsteg 35 ein nach radial außen verringernder konvergierender Spalt ergibt.
In der 7 ist ein derartiger Gleitschuh 7 dargestellt, bei dem sich unter Belastung durch ein Druckprofil p die Kreisringplatte 35 und somit die Drucktasche 33 in Richtung des Kugelgelenks 10 konkav verformt und sich zwischen dem Dichtsteg 35 und der Schrägscheibe 8 ein nach radial außen verringernder konvergierender Spalt einstellt, der in der 7 durch das Maß h verdeutlicht ist. Bei einem derartigen konvergierenden Spalt wird das Druckprofil p unter dem Dichtsteg 35 derart beeinflusst, dass sich eine erhöhte hydrostatische Entlastungskraft F_E ergibt. Zudem ist bei einem derartigen konvergierenden Spalt die hydrostatische Entlastungskraft F_E abhängig von dem Abstand des Dichtsteges 35 und somit des Gleitschuhs 7 von der Schrägscheibe 8. In der 7 und der rechten Darstellung der 9 ist das sich durch den konvergierenden Spalt ergebende Druckprofil p unter dem Dichtsteg 35 in durchgezogenen Linien dargestellt. Ein sich bei einem ebenen und somit parallel zur Schrägscheibe 8 angeordneten Dichtsteg 35 unter dem Dichtsteg 35 ausbildendes Druckprofil ist zum Vergleich mit strichpunktierten Linien dargestellt.
Die 8 ist eine alternative Ausführung eines erfindungsgemäßen Gleitschuhs 7 dargestellt, bei der an dem die Drucktasche 33 umgebenden Dichtsteg 35 eine vollständige Kompensation der sich bei Belastung durch ein Druckprofil p einstellenden konkaven Verformung der Kreisringplatte 45 vorgesehen ist, so dass der Dichtsteg 35 eben und somit parallel zur Schrägscheibe 8 angeordnet ist und sich somit ebener Spalt zwischen Dichtsteg 35 und Schrägscheibe 8 einstellt.
Diese gezielte Beeinflussung der sich bei einer Druckbelastung mit einem Druck und den sich einstellenden Druckprofil p ergebenden Verformungen im Bereich des Dichtsteges 35 lässt sich bei dem erfindungsgemäßen Gleitschuh 7 bei einer gewählten Bundhöhe T des Bundes 34 durch eine Abstimmung und Bemessung der Steifigkeiten des zentralen Rohrabschnitts 41 und der scheibenförmige Kreisringplatte 45 durchführen. Die Bauteilsteifigkeiten können hierbei durch die Durchmesserabmessungen des Rohrabschnitts 41, durch die Dicke der Kreisringplatte 45 unter der Drucktasche 33 und den Durchmesser der radialen Außenabstützung 46 der Kreisringplatte 45 und somit dem Durchmesser der Anbindung der Kreisringplatte 45 an den Gleitschuhhals 31 beeinflusst werden.
In den Ausführungsbeispielen der 6 bis 8 ist der Hohlraum 40 des Gleitschuhs 7 mittels einer Verbindungsöffnung 60 mit dem Gehäuseinnenraum 61 der Axialkolbenmaschine 1 verbunden. Die Verbindungsöffnung 60 ist beispielsweise von einer Bohrung in dem trichterförmigen Gleitschuhhals 31 gebildet.
In den Ausführungsbeispielen der 6 bis 8 sind die Gleitschuhe 7 jeweils einstückig ausgebildet.
In der 10 ist eine mehrteilige Ausführung eines erfindungsgemäßen Gleitschuhs 7 dargestellt, der aus mindestens zwei Teilen besteht. Der Gleitschuh 7 der 10 weist beispielsweise einen zweiteiligen Aufbau aus und ist aus einem Außenteil 7a und einem Innenteil 7b zusammengesetzt. Das Außenteil 7a ist mit dem Kugelgelenk 10, dem trichterförmigen Gleitschuhhals 31 und dem ringförmigen Bund 34 der Gleitschuhplatte 30 versehen. Das Innenteil 7b ist mit dem Rohrabschnitt 41 und an einem Ende mit der scheibenförmigen Kreisringsplatte 45 der Gleitschuhplatte 30 versehen. Das Innenteil 7b ist hierbei im Bereich des Kugelgelenks 10 und des Bundes 34 in eine Öffnung des Außenteils 7a eingesetzt und mit dem Außenteil 7a stoffschlüssig verbunden. Bevorzugt sind die das Außenteil 7a und das Innenteil 7b stoffschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschweißt oder verlötet.
Bei der Ausführungsform der 10 wird zudem auf die Verbindungsöffnung 60 verzichtet, so dass der Hohlraum 40 abgeschlossen ist und beispielsweise mit einem Gas befüllt werden kann.
Der erfindungsgemäße, als Hohlkörper ausgeführte Gleitschuh 7, der weiterhin an der Gleitschuhplatte 30 mit einer geringen Bundhöhe T des ringförmigen Bundes 34 versehen ist und durch geeignete Wahl der Bauteilsteifigkeiten eine Kompensation der Verformungen aufweist, um einen gewünschten Spalt zwischen dem Dichtsteg 35 und der Schrägscheibe 8 zu erzielen, weist gegenüber einem Gleitschuh 7 des Standes der Technik eine deutlich verringerte Masse auf. Mit der Verringerung der Masse der erfindungsgemäßen Gleitschuhen 7 reduzieren sich – wie in der 5 verdeutlicht ist – im Betrieb der Axialkolbenmaschine 1 bei rotierender Zylindertrommel 4 die angreifenden Fliehkräfte F_a und das angreifende Abkippmoment M_a, so dass sich die Abstützkräfte F1 und F2 zwischen der Schrägscheibe 8, den Gleitschuhen 7 und der Niederhalteeinrichtung 13 verringern. Hierdurch entstehen bei der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 1 geringe Reibkräfte an den Gleitschuhen 7 und somit verringerte Verluste sowie eine geringen Bauteileerwärmung mit einem verringerten Wärmeeintrag in die Axialkolbenmaschine 1. Weiterhin werden durch die verringerten Abstützkräfte F1 und F2 die tribologischen Belastungen der Gleitschuhe 7 und der Schrägscheibe 8 reduziert und der Verschleiß verringert. Mit den erfindungsgemäßen Gleitschuhen 7 kann daher die maximale Drehzahl der Axialkolbenmaschine zu höheren Drehzahlen hin verschoben werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Anstelle der Ausführung des Kugelgelenks 10 mit einer an dem Gleitschuh 7 angeformten Kugel 11 und einer in dem Kolben 6 eingearbeiteten kugelkalottenförmigen Ausnehmung 12 kann an dem Kolben 6 die Kugel 11 angeformt sein und entsprechend der Gleitschuh 7 mit der kugelkalottenförmigen Ausnehmung 12 versehen sein.
Auch ist die Erfindung bei einer Axialkolbenmaschine 1 mit einer in der Neigung verstellbaren Schrägscheibe 8 und somit einem verstellbaren Verdrängungsvolumen einsetzbar.

Claims

Gleitschuh (7) einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine (1) in Schrägscheibenbauweise, wobei der Gleitschuh (7) mittels eines Kugelgelenks (10) an einem Kolben (6) der Axialkolbenmaschine (1) gelenkig befestigt ist, der in einer um eine Drehachse (2) drehbar angeordneten Zylindertrommel (4) längsverschiebbar angeordnet, und der Gleitschuh (7) mit einer Lauffläche (32) versehen ist, mit der sich der Gleitschuh (7) an einer Schrägscheibe (8) der Axialkolbenmaschine (1) abstützt, wobei an der Lauffläche (32) des Gleitschuhs (7) eine mit dem Verdrängerraum (V) des Kolbens (6) in Verbindung stehenden Drucktasche (33) zur hydrostatischen Entlastung des Gleitschuhs (7) ausgebildet ist und der Gleitschuh (7) mit einem ringförmigen Bund (34) versehen ist, der einen die Drucktasche (33) umgebenden Dichtsteg (35) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitschuh (7) als Hohlkörper ausgebildet ist, wobei der Gleitschuh (7) mit einen die Druckmittelverbindung von dem Verdrängerraum (V) zur Drucktasche (33) herstellenden, von dem Kugelgelenk (10) zur Drucktasche (33) geführten Rohrabschnitt (41) versehen ist, der von einem Hohlraum (40) umgegeben ist.
Gleitschuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitschuh (7) einen das Kugelgelenk (10) bildenden Kugelkopf (11) bzw. eine das Kugelgelenk bildende kugelkalottenförmige Ausnehmung (12), einen Gleitschuhhals (31) und eine mit der Drucktasche (33) versehene Gleitschuhplatte (30) umfasst, wobei sich der Hohlraum (40) in Längsrichtung des Gleitschuhs (31) von dem Kugelgelenk (10) über den Gleitschuhhals (31) bis an die Gleitschuhplatte (30) erstreckt.
Gleitschuh nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Hohlraum (40) in Längsrichtung des Gleitschuhs (7) von dem Kugelgelenk (10) zur Drucktasche (33) derart erstreckt, dass die Gleitschuhplatte (30) als scheibenförmige Kreisringplatte (45) ausgebildet ist.
Gleitschuh nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitschuhhals (31) trichterförmig ausgeführt ist und der Übergangsbereich von dem trichterförmigen Gleitschuhhals (31) zur Kreisringplatte (45) eine ringförmige Außenabstützung (46) der Kreisringplatte (45) bildet.
Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrabschnitt (41) zentral und koaxial zur Längsachse des Gleitschuhs (7) angeordnet ist.
Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrabschnitt (41) mit einem Verbindungskanal (36) zur Verbindung der Drucktasche (33) mit dem Verdrängerraum (V) des Kolbens (6) versehen ist.
Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeiten des Rohrabschnitts (41), der scheibenförmige Kreisringplatte (45) und des Bundes (34) derart bemessen sind, dass an dem ringförmigen Dichtsteg (35) unter Belastung mit einem Druckprofil (p) ein nach radial Außen ebener Spalt erzeugt wird.
Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeiten des Rohrabschnitts (41), der scheibenförmige Kreisringplatte (45) und des Bundes (34) derart bemessen sind, dass an dem ringförmigen Dichtsteg (35) unter Belastung mit einem Druckprofil (p) ein nach radial Außen konvergierender Spalt erzeugt wird.
Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitschuh (7) einstückig ausgebildet ist.
Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitschuh (7) mehrteilig ausgeführt ist und aus einem Außenteil (7a) und einem mit dem Außenteil (7a) verbundenen Innenteil (7b) gebildet ist.
Gleitschuh nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenteil (7a) mit dem Kugelgelenk (10), dem Gleitschuhhals (31) und dem Bund (34) versehen ist.
Gleitschuh nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenteil (7b) mit dem Rohrabschnitt (41) und der scheibenförmige Kreisringplatte (45) versehen ist.
Gleitschuh nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenteil (7a) und der Innenteil (7b) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (40) abgeschlossen und mit einem Gas befüllt ist.
Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (40) mittels einer Verbindungsöffnung (60) mit dem Gehäuseinnenraum (61) der Axialkolbenmaschine (1) in Verbindung steht.
Gleitschuh nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsöffnung (60) im Gleitschuhhals (31) ausgebildet ist.
Hydrostatischen Axialkolbenmaschine (1) in Schrägscheibenbauweise mit Gleitschuhen (7) nach einem der vorangegangenen Ansprüche zur Abstützung der Kolben (6) an einer Schrägscheibe (8).
Axialkolbenmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkolbenmaschine (1) als Hydromotor ausgebildet ist.