Die Erfindung betrifft ein Kugellager im Kopf der Kolben von Druckflüssigkeits-Axial-
oder Radialkolbenmaschinen (Pumpen oder Motoren) mit Nockentriebscheibe, bei dem
der Durchmesser der mit Spiel in der Lagerschale sitzenden Kugel größer als der
Kolbendurchmesser ist und der Lagerschalen-Innenraum mit dem Arbeitsraum des Kolbens
verbunden ist.The invention relates to a ball bearing in the head of the piston of hydraulic fluid axial
or radial piston machines (pumps or motors) with a cam drive disc, in which
the diameter of the ball seated with play in the bearing shell is greater than that
The piston diameter is and the interior of the bearing shell with the working space of the piston
connected is.
Es ist eine Druckflüssigkeits-Axialkolbenpumpe bekannt (USA. Patentschrift
2 617 360), bei der im Kopf der Kolben in der oben beschriebenen Weise Kugeln, die
auf der Nockentriebscheibe abrollen, gelagert sind. Die Kolbenköpfe sind in diesem
Fall als halbkugelförmige Kugelpfannen ausgebildet. Wenn auch bei dieser Pumpe durch
Bemessung der druckbeaufschlagten Flächen ein hydraulischer Druckausgleich der Kugeln
angestrebt wird, fäßt es sich bei einer derartigen Lagerung der Kugeln nicht vermeiden,
daß zumindest bei gewissen Betriebszuständen merkliche Reibung zwischen den Kugeln
und dem Lagerinneren auftritt.A hydraulic fluid axial piston pump is known (USA. Patent
2 617 360), with the balls in the head of the piston in the manner described above, the
roll on the cam drive disk, are stored. The piston heads are in this one
Case designed as hemispherical ball sockets. Even if this pump works
Dimensioning of the pressurized areas a hydraulic pressure equalization of the balls
is sought, it can not be avoided with such a storage of the balls,
that at least under certain operating conditions there is noticeable friction between the balls
and the interior of the camp occurs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem derartigen Kugellager
für eine vollkommen flüssigkeitsdruckausgeglichene Lagerung der Kugel in der Kugelpfanne
des Kolbenkopfes zu sorgen, so daß die Kugel an der Nockentriebscheibe einwandfrei
abrollt.The invention is based on the object of such a ball bearing
for a completely pressure-balanced storage of the ball in the ball socket
of the piston head, so that the ball on the cam drive disk is flawless
unrolls.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der triebseitige Rand
der Lagerschale einen kleineren und der kolbenseitige Rand einen größeren Durchmesser
hat als der Kolben.According to the invention this is achieved in that the drive-side edge
the bearing shell has a smaller diameter and the edge on the piston side has a larger diameter
has than the piston.
Der am Kolben herrschende Druck sucht die Kugel gegen den triebseitigen
Rand der Lagerschale zu drücken. Je näher sich die Kugel zum triebseitigen Rand
der Lagerschale bewegt, um so größer wird der Druck, der dem am Kolben herrschenden
hydraulischen Druck entgegenwirkt. Die Kugeln nehmen somit eine Lage ein, in der
sie weder mit dem triebseitigen noch mit dem kolbenseitigen Rand der Lagerschale
in Berührung stehen. Der Zwischenraum zwischen dem triebseitigen Rand und der Oberfläche
der Kugeln wirkt hierbei als Drosselstelle, deren Größe sich von selbst einstellt.The pressure prevailing on the piston seeks the ball against the one on the drive side
To press the edge of the bearing shell. The closer the ball gets to the edge on the drive side
the bearing shell moves, the greater the pressure on the piston
counteracts hydraulic pressure. The balls thus occupy a position in which
neither with the drive-side nor with the piston-side edge of the bearing shell
stand in touch. The space between the drive-side edge and the surface
the balls acts as a throttle point, the size of which adjusts itself.
Das erfindungsgemäße Kugellager hat ferner den Vorteil, daß die Kugel
gegen Herausfallen gesichert ist.The ball bearing according to the invention also has the advantage that the ball
is secured against falling out.
An Hand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Druckflüssigkeits-AxialkolbenmGtor,
F i g. 2 ein erfindungsgemäßes Kugellager im Kopf eines Kolbens des in. F i g.1
gezeigten Axialkolbenmotors.An exemplary embodiment of the invention is illustrated with reference to the drawings
explained in more detail. It shows F i g. 1 shows a longitudinal section through a hydraulic fluid axial piston motor,
F i g. 2 a ball bearing according to the invention in the head of a piston of the in. F i g.1
axial piston motor shown.
Der Axialkolbenmotor besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 1, an
dessen stirnseitigen Enden Nockenscheiben 2,3 angeordnet sind. Die Nockenscheiben
2, 3 sind mittels Schrauben 4, 5 an den Enden des Gehäuses 1 befestigt,
wo Flansche der Schrauben 4, 5 die Nockenscheiben 2, 3 übergreifen. Die Schraube
4 hat einen radial nach außen verlaufenden Flansch 6 zur Befestigung des Axialkolbenmotors.
Die Nockenscheiben werden mittels Fixierstiften 7 in einer bestimmten Winkelstellung
bezüglich der Gehäuseachse gehalten. Innerhalb des Gehäuses befindet sich eine Zylindertrommel
B. Eine Abtriebswelle 9 verläuft vom einen Ende der Zylindertrommel 8 durch eine
Bohrung 11 der Nockenscheibe 2 hindurch. Die Abtriebswelle 9 ist innerhalb der Bohrung
11 mittels Nadelrollenlagern 12 drehbar gelagert. Am gegenüberliegenden Ende der
Zylindertrommel 8 befindet sich eine hohle Achse 13, die in eine Bohrung
14 der Nockenscheibe 3 hineinragt. Die Achse 13 ist an der Zylindertrommel mittels
Schrauben 15 befestigt und mittels Gleitlager in der Bohrung 14 drehbar gelagert.
In der Zylindertrommel 8 befinden sich mehrere über den Umfang verteilte Zylinder
16, die parallel zur Motorlängsachse verlaufen. In jedem Zylinder 16 sind zwei als
Hohlkörper ausgebildete Kolben 17, 18 längsverschieblich gelagert. Jeder Kolben
17 bzw. 18 ist an seinem Kopfende mit einer Lagerschale 19 bzw. 22 versehen, in
der eine Metallkugel 21 bzw. 23 frei drehbar gelagert ist. Die Kugeln 21 rollen
auf einer Nockenbahn 24, 25 der Nockenscheibe 2 ab. In der gleichen Weise ist die
Nockenscheibe 3 mit einer Nockenbahn 26, 27 versehen. Die Nockenbahnen 24 und 26
sind im wesentlichen eben und bezüglich der Motorachse um ungefähr 80° geneigt.
Die Bahnen 25 und 27 haben einen kreisförmigen Querschnitt und einen etwas größeren
Radius als die Kugeln 21 und 23.The axial piston motor consists of a cylindrical housing 1, on the front ends of which cam disks 2, 3 are arranged. The cam disks 2, 3 are fastened by means of screws 4, 5 to the ends of the housing 1, where the flanges of the screws 4, 5 overlap the cam disks 2, 3. The screw 4 has a radially outwardly extending flange 6 for fastening the axial piston motor. The cam disks are held in a specific angular position with respect to the housing axis by means of fixing pins 7. A cylinder drum B is located inside the housing. An output shaft 9 runs from one end of the cylinder drum 8 through a bore 11 in the cam disk 2. The output shaft 9 is rotatably supported within the bore 11 by means of needle roller bearings 12. At the opposite end of the cylinder drum 8 there is a hollow axle 13 which protrudes into a bore 14 of the cam disk 3. The axis 13 is fastened to the cylinder drum by means of screws 15 and rotatably mounted in the bore 14 by means of slide bearings. In the cylinder drum 8 there are several cylinders 16 which are distributed over the circumference and run parallel to the longitudinal axis of the engine. In each cylinder 16, two pistons 17, 18 designed as hollow bodies are mounted so as to be longitudinally displaceable. Each piston 17 or 18 is provided at its head end with a bearing shell 19 or 22 in which a metal ball 21 or 23 is freely rotatably mounted. The balls 21 roll on a cam track 24, 25 of the cam disk 2. In the same way, the cam disk 3 is provided with a cam track 26, 27. The cam tracks 24 and 26 are substantially flat and inclined at approximately 80 ° with respect to the motor axis. The tracks 25 and 27 have a circular cross section and a slightly larger radius than the balls 21 and 23.
An der Nockenscheibe 3 ist mittels Schrauben 29 der Flansch 28 eines
Steuerzapfens 38 befestigt, der die Bohrung 14 überdeckt und zwei Anschlüsse 31
und 32 aufweist. Der Steuerzapfen 33 ragt in das Innere der hohlen Achse
13 hinein. Von den Anschlüssen 31 und 32 verlaufen zwei Flüssigkeitsleitungen
34 und 35 durch den Steuerzapfen. Diese Leitungen 34 und 35 enden in zwei zylindrischen
Hülsen 36 und 37. Auf den Hülsen ist eine Steuerspiegelscheibe mit zwei Ausnehmungen
38 und 39 angebracht, in denen die Hülsen 36 und 37 dicht eingesetzt sind. An die
Ausnehmungen 38 und 39 schließen sich zwei nierenförmige Steueröffnungen 41 und
42 an. Von der Mitte eines jeden Zylinders 16 verläuft ein Kanal 43 durch die Zylindertrommel
und endet in einer Öffnung 44 in der flachen Stirnfläche 45 der Zylindertrommel.
Die Öffnungen 44 arbeiten während des Umlaufs der Zylindertrommel abwechselnd mit
den Steueröffnungen 41 und 42 zusammen. Die Winkelstellung der Steuerspiegelscheibe
bezüglich der Drehachse der Zylindertrommel ist derart, daß sich die Kolben in den
Zylindern, die mit der einen Steueröffnung verbunden sind, nach außen bewegen, während
sich die Kolben in den anderen Zylindern nach innen bewegen.The flange 28 of a control pin 38, which covers the bore 14 and has two connections 31 and 32, is fastened to the cam disk 3 by means of screws 29. The control pin 33 protrudes into the interior of the hollow axle 13 . Two fluid lines 34 and 35 run from the connections 31 and 32 through the control pin. These lines 34 and 35 end in two cylindrical sleeves 36 and 37. A control plate disk with two recesses 38 and 39, in which the sleeves 36 and 37 are inserted tightly, is attached to the sleeves. Two kidney-shaped control openings 41 and 42 adjoin the recesses 38 and 39. From the center of each cylinder 16, a channel 43 runs through the cylinder drum and ends in an opening 44 in the flat end face 45 of the cylinder drum. The openings 44 work alternately with the control openings 41 and 42 during the rotation of the cylinder drum. The angular position of the control mirror disk with respect to the axis of rotation of the cylinder drum is such that the pistons in the cylinders which are connected to one control port move outwards, while the pistons in the other cylinders move inwards.
über die Öffnungen 41 und 44 gelangt Druckflüssigkeit in die Kolben
17 und 18. Sie versucht hierbei, die Kolben aus ihren Zylindern herauszubewegen.
Die Tangentialkomponente der Kraft, die von den Kugeln 19 und 23 und den Nockenbahnen
24 und 26 auf die Kolben ausgeübt wird, versetzt die Zylindertrommel
in Drehung. Eine solche Drehung hat zur Folge, daß sich die Kolben bei Verbindung
mit der Steueröffnung 42 nach innen bewegen, wodurch die Niederdruckflüssigkeit
durch den Anschluß 32 abgeführt wird.Pressure fluid reaches the pistons 17 and 18 via the openings 41 and 44. It tries to move the pistons out of their cylinders. The tangential component of the force exerted on the pistons by balls 19 and 23 and cam tracks 24 and 26 causes the cylinder barrel to rotate. Such rotation has the consequence that the pistons move inwardly when connected to the control port 42, whereby the low-pressure fluid is discharged through the connection 32.
In F i g. 2 ist die Lagerung einer Kugel im Kopf eines Kolbens genauer
dargestellt. Der triebseitige Rand 52 der Lagerschale hat einen etwas kleineren
Durchmesser als der Querschnitt 51 des Kolbens 17. Wenn die Kugel am triebseitigen
Rand 52 anliegt, wirkt der Flüssigkeitsdruck in den Zwischenräumen 47, 49 derart
auf die Kugel, daß sich die Lagerschale bezüglich der Kugel axial verschiebt. Hierbei
bewegt sich der kolbenseitige Rand 48 der Lagerschale in Richtung auf die Kugel,
bis die Kugel druckausgeglichen
ist. Eine geringe Axialbewegung
der Kugel innerhalb der Lagerschale verändert den Druckabfall am Rand 48 und am
Rand 52 der Lagerschale jeweils derart, daß sich das hydraulische Gleichgewicht
der Kugel innerhalb der Lagerschale wieder einstellt.In Fig. 2 the bearing of a ball in the head of a piston is more precise
shown. The drive-side edge 52 of the bearing shell has a slightly smaller one
Diameter than the cross section 51 of the piston 17. When the ball on the drive side
Edge 52 is applied, the liquid pressure in the spaces 47, 49 acts in such a way
on the ball that the bearing shell moves axially with respect to the ball. Here
the piston-side edge 48 of the bearing shell moves in the direction of the ball,
until the ball is pressure balanced
is. A slight axial movement
the ball within the bearing shell changes the pressure drop at the edge 48 and at
Edge 52 of the bearing shell in each case such that the hydraulic equilibrium
adjusts the ball inside the bearing shell.