DE1453669A1

DE1453669A1 - Kolben fuer hydraulische Axialkolbenmaschinen

Info

Publication number: DE1453669A1
Application number: DE19641453669
Authority: DE
Inventors: Thoma Dr-Ing Hans
Original assignee: THOMA DR ING HANS
Current assignee: THOMA DR ING HANS
Priority date: 1963-01-25
Filing date: 1964-01-08
Publication date: 1969-09-25
Also published as: US3216333A; CH443827A

Description

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(Schx^eiK}

Kolben für hydraulische Axialkolbensiasehinen

Die Erfindimg betrifft einen Kolben für hyörauiiscshe AxIa¹X--koibemnasühinen mit oincm Gleitschuh, der entsprechend seiner Schräglage den ikiflüöa von In Kiöirre^en, In ü.q:c Koübenfläche mimdendöKi ftejwälen geführten Bi'auMJlötrösaen steuert.

Es ist bekannt, bei el en Kolben fcyörauiisuhsir Äxialkoibenge-trieben den Seiteiidraak, mit dem TnKihmomeyibo &n£ den rotiöen Zyl.inclerbloDlr. übertragon werdeia, daclarcii zu koiapen-- ;, dass die Heigimg eines (xleitsuhuheSy der beispielsweise mit Hilfe eines Kugelgelenkes am äusöern Ende des KoI-

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bens angelenkt ist, dazu benützt wird, um Drucköl in Aussparungen zu leiten, die in der Nähe der unter Seitendruck belasteten öleitflachen des Kolbens, welche sich gegen die Zylinderwandung abstützen sollen, angeordnet sind, um die sonst hier auftretenden beträchtlichen Heibungskräfte zu verringern und damit hohe Gleitgeschwindigkeiten trotz hohen Betriebsdruckes und entsprechend starker Beanspruchung der (^leitflächen au verwirkliehen.

Diese an der Kolbenoberfläche angeordneten Aussparungen werden entsprechend den zu erwartenden Seitendrücke verhältnis·» massig gross bemessen und v/erden durch Kanäle mit der Gleitfläche des Gleitschuhes iaur Zuleitung von OeI in genügender Menge verbanden* Solche Aussparungen haben aber die Eigen·» Schaft^ dass sie» wenn, sie genügend wirksam und dementsprechend genügend gross ausgeführt werden» vor allem bei Hochdruokbetrieb erhebliche raid unter dem Einfluss des QeXdrueks federnde Oeimengen enthalten« Das hat srar 3?oige, dass der Aufbau eines die Reibungskräfte ausgleichenden Qeldniokes in diesen Aussparungen durch die Oelfeäerung; verzögert wird w&& somit verspätet nach dem richtigen Moment der wirklich ein« tretenden Beanspruchung der ©leitflächen erfolgt» Noch störender ist as bei diesen grossen Aussparungen, dass der OeI-druck in den Aussparungen auch nach Abschaltung des betreffenden Kolbens von der Druckseite für einige Zeit erhalten bleibt, da ja das OeI infolge seiner Elastizität in den Aussparungen seinen Druck eine gewisse Zeit saaeh der Absperrung des Druckölzuflusses noch aufrechterhält, Dadurch wird der Kolben, auch wenn er auf die Saugseite umgesteuert ist_s durch den Hochdruck in den vorher von der Druckseite her aufgefüllten Aussparungen gegen die gegenüberliegende Zylinderwand gedrückt und gibt dort zu Verschleias und Heisslauf Anlass, zumal da in diesem Zeitpunkt,, wo sich der Kolben bereits über der Saugseite befindet ,keine mit der Drehmoment bildung Kusaia-

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menhängenden mechanischen Kräfte mehr vom Kolben auf die .Zylinderwand eu übertragen sind«

Weiter 1st die Anordnung von Druckölfeldern an der Oberfläche von Kolben bekannt, die durch feine Nuten gespeist werden, die von der Druckseite des Kolbens ausgehend sich Über die tragende Fläche des Kolbens ausdehnen« Diese be- ' kannte Einrichtung arbeitet zwar einwandfrei, jedoch ist ale nur für verhältnismässig leichte Belastungen des Kolbens in der Querrichtung geeignet, da sich bei diesen unvermeidlicherweise auch Druckölfelder an der nichtbelasteten Kolbenseite durch die rundherum um den Kolben gleichmassig verteilten feinen Nuten und die in diesen herangeführten Druokölmengen bilden, womit nur eine teilweise Kompensation der auf den Kolben wirkenden Seitenkräfte erreicht wird und solche Kolben bei der Verwendung in Anlagen BiIt hohen Betriebsdrücken versagen«,

Die vorliegende Erfindung zeigt einen Weg, einen Kolben Bit durch die Neigung des Gleitschuhes gesteuerten Druckölfeldern an der Kolbenoberfläche zu schaffen, der die vorerwähnten Nachteile vermeidet und sich dadurch kennzeichnet, dass die Nuten in an sich bekannter Weise in Längsrichtung verlaufen, einen Querschnitt, der nicht wesentlich grosser als der Querschnitt der Kanäle selbst ist,, und eine Länge mindestens gleich dem Kolbenradius aufweisen*

Erfindungsgemäss verzichtet man auf die Anordnung von Aus· sparungen an der Kolbenoberfläche_{ in die sich der aus den Oeldruok zuführenden Bohrungen stammende Oeldruckstrom ergiessen soll, und bringt anstatt dessen von diesen Bohrungen ausgehende Nuten hauptsächlich in der Längsrichtung der Kolben, Jedoch nicht mit au geringer Tiefe an, welche das Druck-Öl an die Kolbenlaufbahn bringen» so dass es sich von den Kanten dieser - bei ungesteuerter Druckölzufuhr -» bekannten Nuten nach Beginn der gesteuerten Drucköleufuhr von den Kanten

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dieser Eiuten ausgehend» ausdehnen kann.

Die Wirksamkeit dieser in ihrer Fläche gegenüber den auf- ■ zunehmenden Kräften zunächst viel zu klein erscheinenden Längsnuten "beruht darauf, dass diese insbesondere» wenn man ihren Querschnitt nicht grosser odei? sogar kleiner als die sonstigen ZuflusscLuerschnitte Tbemisstj, den Oelaustritt aus den "benachbarten, schlagartig belasteten Kolbengleitflächen sicher verhindert. Da jede Druckwelle sich in diesen Längsnuten mit fast unveränderter Geschwindigkeit von rund 1 000 m pro Sekunde fortpflanzt, erfolgt die Hachspeisung von Drucköl in die benaohbarten (^leitflächen also praktisch synchron mit jedem auftretenden Belastraigsstoss» Neben der hierdurch erreichten schnellen Entlastung der Flächen von allen mechanischen Stössen hat man noch den grossen Vorteil» dass auch' nach Umschaltung des Kolbens auf die Saugseite der geringe · Oelinhalt dieser Längsmiten keine störende Federwirku&g hervorruft und somit der Yerschleiss der Kolben, wie er sonst gerade auf der Saugseite auftritt, vermieden wird.

Gemäss einer weiteren AusführungBform der Erfindung werden an den Enden der Nuten Quernuten angeordnet, die gegenüber benachbarten Quernuten einen Abstand aufweisen.

In Abwandlung des Erfindungsgedankens können die Muten als schmale Abflachungen mit einer Breite von höchstens einem Drittel -des Kolbenradius ausgebildet sein*

Die Nuten werden vorzugsweise am äussern Ende* also an dem dem Gleitschuh benachbarten Ende des Kolbens angeordnet *

Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung beispielsweise dargestellt» Es zeigt s

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Fig. 1 Einen Teilschnitt durch eine hydraulische Axialkolbenmaschine mit einem Gleitsehuhkolben mit an der Kolbenoberfläohe angeordneten erfindungsgemassen Nuten und ihren Verbindungskanälen,

S¹Ig₄ 2 einen Seil einer abgewickelten Kolbenoberfläche mit einer weiten Ausftihrungsform der Nuten,

Pig» 3 einen Gleitsehuhkolben mit einer weiteren Ausführungsform der Nuten und

Pig. 4 einen vergrösserten Schnitt nach Linie IY - 17 in Mg. 3>

In Fig* 1 und 2 ist mit 1 ein Kolben bezeichnet, der sich in der Bohrung la eines Zylinderblockes 2 hin- und herbewegt» Hierbei stützt sich der Kolben 1 auf eine Schrägfläche 5 init Hilfe eines Gleitschuhes 4 ab.

In der Ausführung nach Pig· 1 weist der Kolben 1 an seinem äusseren oder freien linde eine Kugel 3 auf, welche in einer entsprechend geformten Vertiefung 4a des Gleitschuhes 4 gelagert ist, so dass der Gleitschuh um die Kugel 3 beweglich ist. Grundsätzlich könnte natürlich auch die Vertiefung im Kolben 1 und die Kugel im Gleitschuh vorgesehen werden..

Der Kolben 1 ist auf seiner länge mi't einer zentralen Bohrung Ib versehen, in die ein Stift 6 eingepresst.ist, der bis 3ur Kugel 3 bis etwas unterhalb der Kugelfläche reicht» Mit einer Schraube 7 wird der Stift 6 in der zentralen Bohrung Ib gesichert. Der Stift 6 ist ebenfalls im Zentrum mit einer durchgehenden Bohrung 10 versehen>

Das Drucköl gelangt aus dem Zylinderraum la durch die Bohrung

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Ib des Kolbens 1 und die Bohrung 10 des Einsatzes 6 in die Vertiefung 4a des Gleitschuhes 4 und von dort durch die Bohrung 11 auf die Gleitfläche des Gleitschuhes. Von dieser Bohrung 11 führt eine geneigte Bohrung 12 in eine Ringnut 13 an der Oberfläche der Vertiefung 4a des Gleitschuhes 4»

Die Kugel 3 des Kolbens 1 ist mit einer Anzahl, beispielsweise sechs Steuerlöcher 14 versehen, die mit an der Oberfläche des Stiftes 6 befindlichen Längskanälen 8 in Verbindung stehen* Jeder Kanal 8 steht mit einer radialen Bohrung 9 in Verbindung» die in eine kleine Verteilungsnut 15 an der Aussenf lache des Kolbens 1 mündet» Diese kleinen Hüten 15, beispielsweise sechs»gleichmässig an der Oberfläche des Kolbens verteilt, weisen eine geringe Breite und Tiefe auf»sind aber mindestens so lang wie der Kolbenradius _ä Die Querschnittfläche der kleinen Nuten 15 überschreitet dabei nicht den Querschnitt der JSuführungen* die das Drueköl vom Gleitschuh au den jeweils belasteten Oberflächen zuführen* Man kann aber auch die Querschnitte der Muten 15 kleiner als die Zuführungen ausbilden, um eine gewisse Drosselung des Oeles zu erreichen», Es besteht keine Gefahr, dass diese kleinen Nuten 15 durch Fremdkörper verlegt v/erden, da eine dauernde Bewegung der Kolbenfläche an der Zylinderwand stattfindet» wodurch solche fremdkörper zerkleinert werden»

Am Ende der Nuten 15 können kleine Quernuten 15a (Figo 2} sur besseren Verteilung des Oeles an der Kolbenoberfläche vorgesehen werden» Hierbei ist jedoch eine direkte Verbindung mit benachbarten Nuten 15 zu vermeiden.

In der in Mg« 1 dargestellten schrägen Lage des Gleitsehuhes 4 stehen die Bohrungen 14 auf der rechten Seite des Kolbens nicht in Verbindung mit der Ringnute 13» während die Steuerlöcher 14 auf der linken Seite des Kolbens in Verbindung mit

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dieser Hut 13 stehen· Drucköl kann somit durch die Bohrung 10, Bohrung 11, Bohrung 12, Ringnut 13 zu den Steuerlöchern

14 flieseen und von dort durch die Längskanäle 8 und die radialen Bohrungen 9 zu den entsprechenden Nuten 15. Damit hat man es in der Hand, das OeI nur an diejenigen Oberflächenpartien des Kolbens 1 und des Zylinders 2 zu bringen, wo durch die Seitendrticke die grösste Anpressung auftritt, Selbstverständlich können auch an weiteren Stellen <5es Kolbens 1 kleine Längsnuten 15 angeordnet werden, die in gleioher Weise über Kasäle 8 und radiale Bohrungen 9 gespiesen worden. Viii man beispielsweise am innern Ende des Kolbens 1 solche Hüten 15 anbringen₅ so müsste der Einsatz 6 entsprechend verlängert werden.

Die kleinen Hüten 15 können auch in der Form von Abplattungen ausgebildet werden, da sie nichts anderes als eine Hute besonderer Form darstellen· Der Vorteil solcher Abplattungen liegt darin* dass sie leicht auf einer Schleifmaschine hergestellt und auch leicht gemessen werden können. Solche Abplattungen sind in Fig. 3 und 4 dargestellt. Der Kolben 20 ist mit Abplattungen 21 versehen* die anstelle der kleinen Hüten

15 von Pig. 1 treten. Während eine Hut gemäae Pig. I gewöhnlich einen dreieckigen, (juadratischen oder halbkreisförmigen Querschnitt aufweist, kann eine Abplattung genau eben oder auch etwas konkav oder konvex ausgebildet sein. Die Querschnitt· fläche selbst einer Abplattung 21 soll etwa gleich gross sein wie eine Hut 15 nach Fig. 1, während die Länge beider Ausführungen etwa gleich ist.

Der Kolben kann auch beide Formen von Hüten aufweisen, sei es, dass in einer Abplattung noch eine Hut angeordnet v/ird oder sei eSf dass eine Hutι15 durch Abplattungen 21 unterbrochen wird. Auch das nebeneinander Anordnen von Abplattungen 21 und Hüten 15 ist möglich. Weiter braucht die Querschnittfläche

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einer Iut 15 bzw. einer Abplattung 21 nicht über ihre ganze Länge gleich gross zu sein» sondern kann etwas geändert werden. '

Abplattungen 21 an der KoIbenoberflache erleichtern bei engen Passungen die Bildung eines Oelfilmes an den aufeinandergleitenden Oberflächen iron Kolben und Zylinder* Wesentlich im Sinne der Erfindung ist es» dase die Querschnittfläche einer Verteilungsnut 15 und/oder 21 nicht.wesentlich grosser als die Querschnittsflache des Zuführungskanalee, seine Länge jedoch genügend lang ist, um ein genügend grosses Druckfeld aur Aufnahme der Seitenkräfte zu bilden*

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Claims

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Patentansprüche

Kolben für hydraulische Axialkolböiimaschinsn mit einem Gleitschuh, der entsprechend seiner Schräglage den Zufluss von in mehreren, in dar Kolbenfläehe mündenden Kanälen geführten Druckölstrb'men steuert, wobei ssur Verteilung und Drosselung derselben Muten an der KoIbenoberflache angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüten in an sioh bekannter Weise in Itängsrichtmig Terlaufen* einen Querschnitt, der nicht x-res entlieh gröeiser als der Querschnitt der Kanäle selbst ist₉ und eine Länge mindestens gleich dem Kolbenradius aufweisen»

2* Kolben nach AnSpI¹UcIi 1* dadurch gekennzeichnet., dass die Querschnittsfläche der ¥erteilungsnuten kleiner ist, als die Querschnittsfläche der Kanäle»

3. Kolben nach Anspruch 1 und 2* dadurch, gekennzeichnet» dass an den Enden der Hüten Quernuten angeordnet sind» die gegen über benachbarten Quernuten einen Abstand aufweisen,

4β Kolben nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, dass die !Tuten achiuale Abflacliungen mit einar Breite von höchstens einem Drittel des KoTbenraclius sind.

5* Kolben nach Anspruch 1 blei 4₉ dadurch gekemiKeichnet, daaei die Nuten am äusseren Ende des Kolbens angeordnet sind»

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• ί" ν... ■.·..· ... ..ii^untjsgas. ν. 4

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