DE19828429A1 - Vorrichtung zum radialen Sichern von Gleitstückniederhaltestiften in einer hydraulischen Einheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum radialen Sichern von Gleitstückniederhaltestiften in einer hydraulischen Einheit, die einen Zylinderblock hat, in dem eine zentrale Bohrung ist. Genauer ausgedrückt, bezieht sich die Erfindung auf das Gebiet der hydraulischen Kraftübertragungsvorrich­ tungen, insbesondere Pumpen und Motoren der Axialkolbenbauart. Im einzelnen befaßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung zum Zurückhalten der Stifte, welche die Gleitstücke nie­ derhalten, die jeweils an jedem der hin- und hergehenden Kolben angebracht sind.

Bei hydraulischen Axialkolbeneinheiten, deren Eingangs- oder Ladedruck relativ niedrig ist, wird im allgemeinen eine Vor­ richtung zum Niederhalten der Gleitstücke benötigt. Eine Art von Niederhaltevorrichtung, die bei Pumpen für einen offenen Kreis eingesetzt werden, umfaßt eine Vielzahl an Stiften, die in axial verlaufenden, bogenförmigen Nuten, die in Abständen um die zentrale Bohrung des Zylinderblocks herum angeordnet sind, gelagert sind. Die unteren Enden der Stifte werden von einer Blockfeder beaufschlagt, die eine Niederhaltekraft er­ zeugt, die von den oberen Enden der Stifte auf die Gleitstücke übertragen wird.

Ein Nachteil der vorgenannten Vorrichtung besteht darin, daß jede Nut einen halbkreisförmigen Querschnitt hat, in dem nur eine Hälfte des Durchmessers des Stiftes untergebracht werden kann. Zwar können hierdurch die Stifte seitwärts in die Nuten eingesetzt werden, es ist aber ein Federhalter, der aus einem C-förmigen Band aus flachem Federstahl besteht, notwendig, um die Stifte radial nach außen zu drängen, um sie in den Nuten zurückzuhalten. Es wäre wünschenswert, den Federhalter zu ver­ meiden und dadurch die Anzahl der in der Pumpe erforderlichen Bauteile zu reduzieren.

Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung mit Stiften, die von Federn zurückgehalten werden, besteht darin, daß ihr Zusammen­ bau schwierig ist. Die Stifte können sich nämlich aus den Nuten lösen, bevor der Federhalter angebracht ist. Die Stifte können dann in den Zylinderblock oder den Bereich der sich drehenden Teile fallen, von wo sie schwierig herauszuholen sind. Im allgemeinen werden die oberen Enden von drei Stiften dazu verwendet, eine Ebene zum Abstützen der Gleitstücke zu bilden. Wenn einer dieser Stifte verlorengeht, sind die restlichen Stifte eventuell nicht mehr in der Lage, die gewünschte ebene Abstützung bereitzustellen.

Bei einer anderen herkömmlichen Vorrichtung zum Niederhalten der Gleitstücke wird ein mit einem Fuß versehener Stift ver­ wendet. Der im allgemeinen L-förmige Fußstift hat einen länglichen vertikalen Abschnitt und einen stumpfen horizontalen Abschnitt, der sich unter einem Winkel von ungefähr 90° von dem vertikalen Abschnitt nach außen erstreckt. Der horizontale Abschnitt des Fußstiftes greift an dem oberen Ende der Blockfeder an und erstreckt sich radial nach außen über den Innendurchmesser des Zylinderblockes hinaus. Der vertikale Abschnitt des Stiftes erstreckt sich nach oben an einem Schlitz oder einer Nut entlang, die im Innendurchmesser des Zylinder­ blocks vorgesehen ist. Mehrere Stifte und Schlitze sind im Abstand um den Innendurchmesser des Zylinderblocks herum angeordnet. Der Fußstift ragt vom oberen Ende des Zylinder­ blocks aus nach oben, um die Gleitstücke abzustützen. Jeder Schlitz hat jedoch eine offene Seite, durch die der Fußstift eingeführt werden kann (und aus der er sich entfernen kann). Die Fußstifte können leichter als die mit einer Feder gehalte­ nen Stifte eingebaut werden, weil der Federhalter ausgeschaltet ist. Die Fußstifte sind aber in der Herstellung sehr viel teurer als gerade Stifte.

Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung einer verbesserten Vorrichtung zum Zurückhalten der Gleitstück­ niederhaltestifte.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Gleitstückniederhaltevorrichtung, die eine seitliche oder radiale Verschiebung der Stifte verhindert, wenn sie einmal eingebaut sind.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Gleitstückniederhaltevorrichtung, die leicht zusammengebaut werden kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Gleitstückniederhaltevorrichtung, die einen Schlitz im Zylinderblock bereitstellt, der eine Seitenwand hat, die eine Länge von mehr als 180° hat, um eine Engstelle zu bilden, die enger als der Stift ist.

Schließlich ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Gleitstück­ niederhaltevorrichtung zu schaffen, die wirtschaftlich in der Herstellung, dauerhaft im Gebrauch und einfach im Aufbau ist.

Diese und weitere Aufgaben werden durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine verbesserte Vorrichtung zum Zurückhalten oder Sichern der Gleitstückniederhaltestifte, wodurch die Gleitstücke in einer hydraulischen Axialkolben­ einheit zurückgehalten werden. Die hydraulische Einheit be­ inhaltet einen Zylinderblock, der eine Bohrung mit einem Durchmesser hat, an dem eine Welle antriebsmäßig angreift. Der Zylinderblock hat mehrere Löcher zur Aufnahme einer entspre­ chenden Anzahl von länglichen Gleitstückniederhaltestiften, die in Verbindung mit der Bohrung stehen. Engstellen werden somit an den Schnittstellen der Löcher und der Bohrung gebildet. Die­ se Engstellen haben eine maximale Breite, die geringer als die maximale Dicke der Stifte ist. Infolgedessen können die Stifte nicht seitwärts oder radial durch die Engstellen bewegt werden. Die Stifte werden in den Löchern radial gesichert, ohne äußere Kräfte aufbringen zu müssen, wie es beim Stand der Technik der Fall ist. Jedes Loch hat eine zentrale Achse und eine Seiten­ wand, die sich um mehr als 180° um die zentrale Achse herum erstreckt. Der Abschnitt des Stiftes, der durch die Engstelle hindurch in die innere Bohrung des Zylinderblockes ragt, ist zwischen dem Raum und aufeinanderfolgenden Keilzähnen an der Welle angeordnet.

Vor oder nach dem Einführen der Welle können die Stifte in die Löcher im Zylinderblock eingesetzt werden. Somit werden die Stifte in den Löchern radial festgehalten, ohne daß äußere Kräfte aufgebracht werden müssen. Die Flexibilität des Zusam­ menbauens wird erhöht. Durch diese Vorrichtung wird nicht nur der Zusammenbau der Drehgruppe viel leichter, sondern es ergibt sich auch ein zuverlässigeres Produkt. Es ist weniger wahr­ scheinlich, daß die Stifte beim Zusammenbau sich verschieben und verlorengehen können. Lose Stifte in der hydraulischen Einheit können die Ursache für eine schwache Leistung oder sogar für den vorzeitigen Ausfall der Einheit sein.

Ein bedeutender Herstellungsvorteil wird durch diese Erfindung erreicht. Das Profil der Bohrung des Zylinderblocks und das der Löcher zum Aufnehmen der Stifte können gleichzeitig mit einem einzigen Räumwerkzeug gebildet werden. Das gesamte horizontale Querschnittsprofil kann durch Stoßen oder Ziehen eines einzel­ nen Werkzeuges durch das Teil geschnitten werden. Dies ist ein erheblicher Vorteil gegenüber den schwierigen und getrennten Bohrvorgängen, die beim Stand der Technik erforderlich sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine hydraulische Einheit, die eine Gleitstückniederhaltevorrichtung nach der Erfindung hat;

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt des durch die Linie 2-2 in Fig. 1 bezeichneten Bereichs,

Fig. 3 eine Ansicht des Zylinderblocks entlang der Linie 3- 3 in Fig. 2, wobei die Löcher zum Aufnehmen der Gleitstückniederhaltestifte gezeigt sind,

Fig. 4 einen im Maßstab vergrößerten Querschnitt entlang der Linie 4-4 von Fig. 2 und

Fig. 5 eine ähnliche Schnittdarstellung wie Fig. 4, wobei aber die Welle und der Stift in Fig. 5 nicht gezeigt sind.

Eine hydraulische Einheit 10 ist in Fig. 1 gezeigt. Nur zum Zwecke der Erläuterung ist die hydraulische Einheit 10 eine Axialkolbenpumpe für einen offenen Kreislauf. Die Erfindung kann auch für andere Arten von hydraulischen Einheiten her­ genommen werden. Die Pumpe 10 weist eine Eingangswelle 12 auf, die an einem Zylinderblock 14 antriebsmäßig angreift. Das obere Ende des Zylinderblockes 14 weist eine erhabene Nabe 16 auf. Eine zentral angeordnete Bohrung 18 (Fig. 1, 2 und 5) er­ streckt sich axial durch den Zylinderblock 14 vom oberen bis zum unteren Ende.

Eine Reihe von im Abstand angeordneten Evolventenzähnen 20 ist an der Welle 12 vorgesehen. Die Zähne 20 greifen passend und antriebsmäßig in eine komplementäre Reihe von in Abständen an­ geordneten Innenzähnen 22 ein, die am Durchmesser der Bohrung 18 des Zylinderblockes 14 gebildet sind, wie am besten in den Fig. 3 bis 5 zu sehen ist. Es ist jedoch denkbar, daß andere Arten von Wellen-/Blockverbindungen, wie z. B. Keile, die in Keilnuten angeordnet sind, verwendet werden können, ohne von der Erfindung abweichen zu müssen.

Das untere Ende des Zylinderblockes 14 hat eine zweite zentral angeordnete Bohrung 24. Die Bohrung 24 nimmt eine Blockfeder 26 auf, die an Beilagscheiben 28, 30 an jedem Ende anstößt und durch einen Sprengring 32, der in der Bohrung 24 auf herkömm­ liche Art und Weise angeordnet ist, an Ort und Stelle gehalten wird. Die Welle 12 erstreckt sich durch den Innendurchmesser der Feder 26.

Wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, weist der Zylinderblock 14 eine Vielzahl an Bohrungen 34 auf, um darin eine entspre­ chende Anzahl von hin- und herbewegbaren Kolben 36 verschiebbar aufzunehmen. Wenn der Zylinderblock 14 durch die Welle 12 ge­ dreht wird, bewegen sich die Kolben 36 in den Bohrungen 34 hin und her, wodurch Flüssigkeit angesaugt und unter Druck gesetzt wird, und die Druckflüssigkeit dann verdrängt wird. Die spe­ zielle Wirkung der einzelnen Kolben auf die Flüssigkeit in irgendeinem bestimmten Zeitpunkt während der Drehung des Zylinderblockes 14 wird durch eine feststehende Taumelscheibe 38 bestimmt, wie es im Stand der Technik allgemein bekannt ist.

An jedem Kolben 36 ist ein Gleitstück 40 befestigt, beispiels­ weise durch Gesenkschmieden. Ein Gleitstückhaltering 42 greift an dem Gleitstück 40, wie in Fig. 2 gezeigt, an. Auf ähnliche Art und Weise greift an dem Gleitstückhaltering 42 ein Füh­ rungsteil 44 an. Das Führungsteil 44 hat eine konische Öffnung 46, die zentral darin angeordnet ist. Die Öffnung 46 greift schwenkbar an der gekrümmten Außenfläche einer Kugelführung 48 an. Die Kugelführung 48 hat eine zentrale Bohrung mit einer An­ zahl von Keilzähnen 50, die mit den Keilzähnen 20 an der Welle 12 zusammenpassen. Infolgedessen wird die Kugelführung 48 durch die Welle 12 gedreht. Das Führungsteil 44 des Gleitstückhalte­ rings 42 und die Gleitstücke 40 werden somit im wesentlichen synchron mit dem Zylinderblock 14 gedreht.

Die Kugelführung 48 hat eine im wesentlichen flache, ebene, untere Oberfläche, die von einer Vielzahl an Gleitstücknie­ derhaltestiften 52 abgestützt wird. Vorzugsweise werden drei Gleitstückniederhaltestifte 52 verwendet, um eine gleichblei­ bende horizontale Stützebene für die Kugelführung 48 festzule­ gen, wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist. Es ist denkbar, daß auch nur zwei Stifte ausreichend sind, um die Gleitstücke nie­ derzuhalten.

Das Wesen der Erfindung liegt hauptsächlich in der Art, wie die Stifte 52 radial bezüglich des Zylinderblockes 14 gesichert sind. Wie in den Fig. 3 bis 5 gezeigt, weist der Zylinder­ block 14 eine Vielzahl an Löchern 54 auf, die an eine Nut 54a in der Bohrung 18 angrenzen und mit ihr in Verbindung stehen. Wenn die Vorrichtung, wie in den Figuren gezeigt, zusammen­ gebaut ist, befinden sich die Löcher 54 neben einem Raum 55 zwischen den Keilzähnen 22 an der Bohrung 18 des Zylinderblocks 14. Fig. 5 zeigt, daß jedes der Löcher 54 eine Engstelle 56 hat, deren Breite durch zwei nach innen ragende Schultern 58, 60 bestimmt ist. Die Seitenwand 62 des Loches 54 erstreckt sich um mehr als 180° um die zentrale Achse 64 des Loches 54 herum. Wenn das Loch einen rechteckigen Querschnitt hat, muß die Seitenwand sich um mehr als 270° erstrecken, um den Stift 52 in seitlicher Richtung zurückzuhalten. Bei dem runden Loch des bevorzugten Ausführungsbeispiels erstreckt sich die Seitenwand 62 zwischen den Schultern 58, 60.

Jeder der Stifte 52 erstreckt sich axial in einem der ent­ sprechenden Löcher 54, kann aber nicht mehr radial oder seit­ wärts aus ihm herausbewegt werden, wenn er einmal eingebaut ist. Das untere Ende des Stiftes 52 greift an der Blockfeder 26 an, in dem es an der Beilagscheibe 28 anliegt. Die oberen Enden der Stifte 52 ragen aus dem Zylinderblock an der Nabe 16 hervor und greifen an der unteren ebenen Oberfläche der Kugelführung 48 an, wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist. Durch die Feder 26, die Stifte 52 und die Kugelführung 48 wird eine Niederhaltekraft auf die Gleitstücke 40 erzeugt.

In Fig. 4 ist zu sehen, daß der Stift 52 einen maximalen Durchmesser oder eine maximale Breite hat, die es ermöglicht, ihn in Längsrichtung gleitend in das Loch 54 passend einzu­ führen. Außerdem ist der maximale Durchmesser des Stiftes 52 größer als die maximale Breite oder Spannweite der Engstelle 56 des Loches 54. Umgekehrt muß die Engstelle 56 des Loches 54 kleiner als der Durchmesser des Stiftes 52 sein. Somit muß sich die Seitenwand 62 um mehr als 180° um die zentrale Achse 64 herum erstrecken, wenn das Loch 54 rund ist. Der Durchmesser des Stiftes 52 und die Gegenwart der Schultern 58, 60 verhin­ dern, daß der Stift 52 radial aus dem Loch 54 bewegt wird.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, werden vorzugsweise drei Löcher 54 und drei Stifte 52 verwendet. Die oberen Enden der drei Stifte legen zuverlässig eine Stützebene für die Kugelführung 48 und dadurch auch für die Gleitstücke 40 fest. Es ist denk­ bar, daß zusätzliche Stifte verwendet werden.

Ein bedeutender Vorteil dieser Struktur besteht darin, daß die inneren Keilzähne 22 an dem Innendurchmesser der Bohrung 18 des Zylinderblockes 14 gleichzeitig mit den Löchern 54 durch Stoßen oder Ziehen eines einzelnen Räumwerkzeugs durch den Zylinder­ block 14 geformt werden können.

Die Stifte 52 können in das Loch 54 entweder vor oder nach der Einführung der Welle 12 in die Bohrung 18 eingesetzt werden. In keinem der beiden Fälle können die Stifte radial einwärts durch die Engstelle 56 fallen. Ein Stift 52 wird radial in dem Loch 54 durch die Seitenwand 62 zurückgehalten. Jeder Abschnitt des Stiftes 52, der sich eventuell radial einwärts durch die Engstelle 56 in die Bohrung 18 des Zylinderblockes 14 er­ streckt, wird von dem Raum zwischen den Keilzähnen 20A, 20B der Welle aufgenommen.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum radialen Sichern von Gleitstückniederhalte­ stiften in einer hydraulischen Einheit, die einen Zylinder­ block hat, in dem eine zentrale Bohrung ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderblock (14) eine Vielzahl an länglichen Löchern (54) hat, die sich parallel zu der zentralen Bohrung (18) erstrecken und mit der zentralen Bohrung (18) über eine längliche Engstellenöffnung (56), die sich über die Länge der Löcher (54) erstreckt, in Verbindung stehen, und sich in jedem der Löcher (54) einer von mehreren länglichen Gleitstückniederhaltestiften (52) befindet, von denen jeder eine Dicke hat, die größer als die Breite der Engstellenöffnung (56) ist, so daß die Stifte (52) nicht radial durch die Engstellenöffnungen (56) bewegt werden können.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (54) rund sind und sich die Seitenwand (62) mehr als 180° um eine zentrale Achse (64) eines jeden Loches (52) herum erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Engstellenöffnungen (56) längsverlaufende Schul­ tern (58, 60) an entgegengesetzten Seitenkanten hat, die eine radiale Bewegung der Stifte (52) durch die Engstellen­ öffnungen (56) hindurch verhindern.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens drei Löcher (54) und einer entsprechenden Anzahl von Stiften (52).

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (55) in gleichen Abständen um die zentrale Bohrung (18) herum angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Bohrung (18) des Zylinderblockes (14) eine zentrale Achse hat und die Löcher (54) jeweils Zentren (64) haben, die sich in gleichen radialen Abständen von der zentralen Achse befinden.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Bohrung (18) des Zylinderblockes (14) eine Vielzahl an vorstehenden, vonein­ ander beabstandeten Keilzähnen (22) hat, wobei ein läng­ licher, sich in Umfangsrichtung erstreckender Raum (55) zwischen den Keilzähnen (22) neben den Löchern (54) und den Engstellenöffnungen (56) besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine an der zentralen Bohrung (18) treibend angreifende Welle (12) eine Vielzahl an in Umfangsrichtung beabstande­ ten erhabenen Keilzähnen (20) hat, wobei mindestens zwei (20A, 20B) von den Keilzähnen (20) in dem länglichen Raum (55) liegen, wenn die Welle (12) an der zentralen Bohrung (18) des Zylinderblockes (14) angreift.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderblock (14) eine Blockfederbohrung (24) in Axialrichtung neben der zentralen Bohrung (18) hat, wobei sich die Löcher (54) in den Zylin­ derblock (14) bis in die Blockfederbohrung (24) erstrecken.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (52) in Längsrich­ tung verschiebbar in den Löchern (54) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (52) im wesentlichen gerade sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (52) zylindrisch sind.