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Hydraulischer Schwenktrieb Die Erfindung betrifft einen durch einen
hydraulischen Schubtrieb betätigten Schwenktrieb für vor-und rückläufige Verstellbewegungen,
der aus einem in einem Zylindergehäuse axial verschiebbaren Kolben besteht, der
an beiden Stirnseiten mit einer schmierfähigen Arbeitsflüssigkeit wechselweise beaufschlagbar
ist und eine Zahnstange bildet, welche mit einem Ritzel im Eingriff steht, das auf
einer im Gehäuse um eine quer zur Kolben-Längsachse gerichtete Drehachse drehbar
gelagerten Triebwelle angeordnet ist, wobei an den Gleitflächen des Kolbens und
Gehäuses ein aus der Arbeitsflüssigkeit bestehender Schmierfilm gebildet ist.
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Schwenktriebe der von der Erfindung betroffenen Art sind zur Verwendung
als Stehtriebe bestimmt, die mit begrenzten Drehbewegungen und in zeitlichen Abständen
Verstellvorgänge insbesondere solcher Teile bewirken, welche sowohl bei der Verstellung,
als auch in den dabei erreichten Einstellagen unter der Einwirkung äußerer Kräfte
stehen, die bei der Verstellung durch die Druckwirkung der Arbeitsflüssigkeit überwunden
werden, dagegen bei den erreichten Einstellagen mit der Druckwirkung der Arbeitsflüssigkeit
in einem Gleichgewichtszustand sich befinden.
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Es sind Scheibenwischermotoren für Kraftfahrzeuge bekannt, die einen
in einem Zylinder durch eine wechselweise Druckflüssigkeitsbeaufschlagung seiner
beiden Stirnseiten hin und her verschiebbaren Kolben. aufweisen, der einseitig eine
Zahnstange bildet; die mit einem Ritzel kämmt, das auf einer quer zur Kolben-Längsachse
angeordneten, im Zylindergehäuse gelagerten und den Wischerarm mit dem Wischerblatt
tragenden Triebwelle befestigt ist. Beim Betrieb des Scheibenwischermotors entstehen
durch den Verzahnungseingriff des Kolbens und Ritzels Kräfte, welche den Kolben
quer zu seiner Längsachse belasten und gegen den Bereich der Zylinderwand drükken,
der dem Ritzel gegenüberliegt. Hierdurch -ergibt sich am Kolben und der Zylinderwand
ein einseitiger Verschleiß, der eine Verfälschung der Eingriffsbedingungen der Verzahnung
und Leckverluste der Druckflüssigkeit zur Folge hat. Die von den Verzahnungskräften
herrührende Querbelastung des Kolbens erzeugt eine Reibung, welche der Kolbenbewegung
entgegenwirkt und namentlich auch den Anlauf des Scheibenwischermotors erschwert.
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Es ist auch bekannt, an den Gleitflächen von verhältnismäßig schnell
bewegten Kolben durch schräge Anlaufflächen einen Schmierschichtkeil zu bilden oder
die Dicke eines vorhandenen Schmierfilmes zu vermindern. Weitere bekannte Vorbilder
bestehen darin, in einem Schmierfilm einen Druckzustand dadurch zu erzeugen oder
aufrechtzuerhalten, daß bei verhältnismäßig schnell hin und her bewegten Teilen
die Massenträgheit der Schmierflüssigkeit ausgenutzt wird oder besondere, einen
Öldruck erzeugende Einrichtungen angeordnet werden, welche das Schmieröl über Kanäle
und Nuten zu den Gleitflächen fördern. Bei den bekannten-Ausführungen üben die mit
dem Schmierfilm zu versorgenden Teile eine verhältnismäßig schnelle und über längere
Betriebszeiten andauernde Bewegung zueinander aus, welche dazu benutzt wird, den
Schmierfilm hydrodynamisch zu erzeugen. Da indessen Stelltriebe der von der Erfindung
betroffenen Art meist -langsame Bewegungen ausführen, zwischen denen außerdem Stillstandszeiten
liegen, kommen die bekannten Einrichtungen für eine Schmierfihnversorgung der Gleitflächen
des Kolbens und Zylinders solcher Stelltriebe nicht in Betracht.
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Es sind ferner hydraulische Verdrängergetriebe bekannt, an deren Gleitflächen
ein. Schmierfilm mit Hilfe von Entlastungsfeldern gebildet ist, denen über vorgeschaltete
Drosselstellen die vom Getriebe geförderte schmierfähige Druckflüssigkeit intermittierend
zugeführt wird. Hierbei ist angestrebt, daß die Gleitflächen. voneinander nur um
so geringe Beträge abgehoben werden, daß die aus den Entlastungsfeldern zu den Gleitflächen
abströmende Druckflüssigkeitsmenge und damit die Leckverluste aus der Förderseite
des Verdrängergetriebes begrenzt bleiben.
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Die intermittierende Druckölzufuhr zu den Entlastungsfeldem hat darin
eine periodische Druckschwankung zur Folge, der eine gleiche periodische Schwankung
der erzeugten Abhebekraft entspricht. Die der Abhebekraft entgegenwirkende, die
Gleitflächen gegeneinanderdrückende Belastungskraft muß hierbei die gleichen periodischen
Schwankungen wie der Druck in den Entlastungsfeldern erfahren, wenn erreicht werden
soll, daß der Schmierfilm zwischen den Gleitflächen gleichmäßig bleibt. Solche Voraussetzungen
sind bei Stelltrieben nicht geboten, da deren äußere Belastung unterschiedliche
Werte
annehmen kann, womit auch die den Kolben gegen die Zylinderwand
drückenden Verzahnungskräfte-eine eine unvorhersehbar wechselnde Größe haben können
und daher nicht periodisch schwanken.
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Es ist schließlich bekannt, bei Axialkolbenmaschinen mit rotierender
Zylindertrommel an -der gegen den .Steuerspiegel anliegendem Zylin_ dertrommelstirnfläche
sowie an dex-Rückseite eines den Steuerspiegel aufweisenden, im- Gehäuse auf einer'Führungsfläche
verschwenkbaren Teiles : Entlastungsfelder- :anzüordnen, denen schmierfähige Arbeitsflüssigkeit
von der Hochdruckseite der Axialkolbenmaschine zugeführt wird. Die Entlastungsfelder
dienen hierbei dem Zweck,- ein an - der Zylindertrommel - auftretendes-. Kippmoment
zu kompensieren und die Schwenkbewegung des Steuerspiegelteiles_zu erleichtern.
. _ Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,- bei einem Stelltrieb für Schwenkbewegungen
der bezeich= neten Gattung den vom Kitzel auf den:Kölben-iibertragenen Querkräften
dasGleichgewicht zu halten-und eine dauernde, Schnäetung ..des#-Kolbens - auch bei
einem Belastungsall -im Still-stand -zum- Zweck- des leichteren Anlaufens zu gewährleisten:-
-Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß an der dem Kitzel. abgewendeten
Seite des, Kolbens.an_sich bekannte, als Entlastungsfelder wirkende. Druckräume
angeordnet sind, welche einerseits vom Kolben und andererseits von der gegenüberliegenden
Gehäusewand begrenzt und mit den zu beiden Seiten des Kolbens befindlicher< Gehäuseräumen
durch Leitungswege verbunden sind, die Rückschlagventile eüt'-fialten, welche in
Richtung der Druckräume öffnen, Hierbei `herrscht in den die Entlastungsfelder bildenden
Druckräumen jeweils der Druck des den: höheren Druck führenden Gehäuseraumes, -
der zugleich auch bestimmend ist für die von der Verzahnung ausgehende Querbelastung
des Kolbens. Der Kolben ist daher gegen die Querbelastung hydraulisch mit einer
Kraft abgestützt, deren Größe der jeweiligen Querbelastung des'Kolbens entspricht.
Ein einseitiger Verschleiß des Kolbens- ist damit weitgehend vermieden, vielmehr
wird durch die Wirkung der hy-, draulischen Abstützung der Kolben im Gehäuse zeniriert
und damit die Verzahnung des Kolbens und Kitzels im ordnungsgemäßen Eingriff gehalten.
Zudem werden die Gleitflächen des Kolbens und Zylinders aus den Druckräumen mit
Schmieröl versorgt: Eine den Zu- und Abstrom der Arbeitsflüssigkeit zu und von den
Gehäuseräumen steuernde Umschalteinrichtung verhindert ein Abströmen der Druckflüssigkeit
unter der Einwirkung von äußeren, den Stehtrieb belastenden Kräften. Wenn solche
äußeren Kräfte während der Stillstandszeit des Stelltriebes wirksam sind, so verursachen
sie in einem der Gehäuseräume das Vorherrschen eines den Gleichgewichtszustand ergebenden
Flüssigkeitsdruckes, der mithin auch in den die Entlastungsfelder bildenden Druckräumen
herrscht. Unter diesen Umständen ist der Kolben auch in den. Stillstandszeiten hydraulisch
abgestützt und der Anlauf des Schwenktriebes für erneute Stellbewegungen wesentlich
erleichtert.
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Die Druckräume,. welche die Entlastungsfelder bilden, können in verschiedener
Weise gestaltet sein. Eine- Ausführungsmöglichkeit besteht erfindungsgemäß darin,
daß als Druckräume mehrere miteinander durch Kanäle- verbundene Ausnehmungen des
Kolbens dienen, die -mit im Kalben angeordneten Bohrungen- in- Verbindung stehen,.
welche an- den Stirnseiten des Kolbens münden und die Rückschlagventile enthalten.
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Die Ausnehmungen des Kolbens sind vorteilhaft in dessen axialer Richtung
verteilt und durch abdichtende' Stege voneinander getrennt, sie überstreichen beüri
-Kolbenhub.- eine dem Kitzel gegenüberliegende Gehäuseöffnung, welche größer ist
als die Breite der Stege. und :die Mündung einer Leitung bildet, welche mit den
zu. beiden ,Seiten des Kolbens befindlichen Gehäuseräumen über die Rückschlagventile
in Verbindung steht.
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Eine weitere Ausführungsmöglichkeit besteht erfindungsgemäß darin,
daß als Druckraum eine dem RitzeLgegenüberliegende Aussparung der-.Gehäusewand dient,
die über eine am Kolbenmantel angeordnete Rille mit den im Kolben befindlichen Bohrungen
in Leitungsvexbindung. steht. --:.Die: Ausgestaltung -kann_ auch in der Weise getroffen
-sein, daß :die Aussarung der Gehäusewand über einen am Gehäuse oder in der Gehäusewand
angeordneten, die- Rüeksehlagventile enthaltenden Leitungsweg mit den zu beiden
Seiten des Kolbens, befindlichen Gehäuseräumen in Verbindung steht. -Bei der Anordnung;
der Aussparung in der Ger häusewand ist deren-- axiale Erstreckung kürzer als der
Kolben zwischen seinen mit der Gehäusewand zusammenwirkenden Dichtflächen.
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-- Es -dient .einer wirksamen Schmierflüssigkeitsversorgung der Gleitflächen
des Kolbens und Gehäuses mit begrenzten Schmierflüssigkeitsmengen, wenn gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung die Ausnehmungen mit abgeschrägtem Begrenzungsverlauf
zur Ma- itelfläche des Kolbens hin auslaufen. .
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Die von den Ausnehmungen im Kolben und/oder in der Gehäusewand ausgehende
hydraulische Abstützung des Kolbens kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung
dadurch ergänzt werden, daß die Stirnflächen des Kolbens Abschrägungen aufweisen,
welche in Richtung der dem Kitzel angewendeten Kolbenseite einander zugeneigt sind.
Bei einer Druckbeaufschlagung der Abschrägungen entsteht an ihnen eine Kraftkomponente,
welche der vom Kitzel ausgehenden Querbelastung des -K.ölbens ebenfalls entgegenwirkt.
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Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Es zeigt A b b. 1 einen hydraulischen Schwenktrieb im Längsmittelschnitt; A b b.
2 desgleichen im Schnitt A-B der A b b.1, A b b. 3 eine andere Ausführungsform im
Längsmittelschnitt, A b b. 4 den Kolben des hydraulischen Schwenktriebes der A b
b. 3, von oben gesehen, A b b. 5 eine weitere Ausführungsform in gleicher Ansicht
wie die der A b b. 1 und 3, A b b. 6 eine Einzelheit im Schnitt C-D der A b b. 5,
A b b. 7 noch eine -weitere Ausführungsform eines hydraulischen Schwenktriebes im
Längsmittelschnitt. Der hydraulische Schwenktrieb besteht aus einem an den Stirnseiten
mit Deckeln 1 verschließbaren Gehäuse 2 mit zylindrischer Bohrung 3. In. letzterer
ist ein mit zusätzlichen Dichtungen 4 versehener, mit Schiebesitz eingepaßter Kolben
5 angeordnet, der durch-wechselweise Beaufschlagung mit einem Druckmittel, z. 3.
C51, axial- verschiebbar ist, wobei die Zuführung des Drucköles durch im Gehäuse
Z angeordnete Anschlußstutzen 6 erfolgt und durch eine
vorgeschaltete
Umsteuereinrichtung gesteuert wird. In die Unterseite des Kolbens 5 ist eine Zahnstange
7 eingefräst, die in ein mit einer im Gehäuse 2 drehbar angeordneten Welle 8 einstückig
ausgebildetes Ritzel 9 eingreift. Beim Verschieben des Kolbens dreht sich somit
die Ritzelwelle B. Zur Verminderung des von den Zahnflanken des Zahnstangentriebes
beim Verschieben des Kolbens auf die der Ritzelwelle 8 gegenüberliegende Gehäusewand
10 ausgeübten Druckes, der zu einem erhöhten Verschleiß des Kolbens 5 und/oder
der Gehäusebohrung 3 führen würde, sind in A b b.1 und 2 im Kolben 5 zwei miteinander
verbundene Ausnehmungen 11 angeordnet, die durch Bohrungen 12 im Kolben 5 mit dem
auf der Druckseite der Gehäusebohrung 3 befindlichen Drucköl beaufschlagbar sind.
In die Bohrungen 12 sind Rück schlagventile 13 eingebaut, die zwar ein Einströmen
von Drucköl in die Ausnehmungen 11 gestatten, aber ein Durchströmen des Drucköles
in die drucklose Gehäusebohrung 3 auf der anderen Stirnseite des Kolbens 5 verhindern.
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Ferner sind zur Verminderung des Flächendruckes zwischen der Gehäuseinnenwand
10 und dem Kolben 5 die Stirnseiten 14 des letzteren abgeschrägt. Bei dem
in A b b. 3 und 4 dargestellten hydraulischen Schwenktrieb weist der Kolben 5 vier
hintereinander angeordnete Ausnehmungen 11' auf, die voneinander durch abdichtende
Rippen 15 getrennt sind. Die Druckölzuführung erfolgt hierbei durch eine mit Rückschlagventilen
13 und einem Anschlußstutzen 16 versehene Rohrleitung 17, die unweit der Deckel
1 des Gehäuses 2 in die Gehäusebohrung 3 münden. In A b b. 5 und 6 ist eine Ausnehmung
11" in der Gehäuseinnenwand 10 angeordnet, die über im Kolben 5 befindliche
mit Rückschlagventilen versehene Bohrungen 12 und eine in der Mantelfläche des Kolbens
5 eingefräste, die Bohrungen 12 verbindende Rille 18 mit Drucköl beaufschlagbar
ist. Bei dem in A b b. 7 dargestellten Schwenkbetrieb ist die in der Gehäuseinnenwand
10 angeordnete Ausnehmung 11"
durch eine außerhalb des Gehäuses 2 verlaufende
Rohrleitung 17 mit der Gehäusebohrung 3 verbunden, die gleichfalls wie in A b b.
3 mit Rückschlagventilen 13 versehen ist.