DE19944149A1 - Zweiteiliges Gleitstück mit entlasteter Lauffläche - Google Patents

Abstract

Ein hydraulisches Gleitstück (10) umfaßt einen Gleitstückkörper (12) mit ersten (16) und zweiten (20) Enden und einem zentralen Schaftabschnitt (18) dazwischen. Das erste Ende (16) endet in einem kugelförmigen Kopf. Das zweite Ende (20) endet in einem runden Basisabschnitt (21) mit einer Nabe (22), die sich davon in einer Richtung von dem Kopf (16) weg erstreckt. Die Nabe (22) endet in einer ebenen Oberfläche (23) und weist einen kleineren Duchmesser als der Durchmesser des runden Basisabschnittes (21) auf. Das Gleitstück (10) enthält ein Scheibenelement (14) mit einer Mittenöffnung (18), die sich um die Nabe (22) herum erstreckt, und mit ersten und zweiten gegenüberliegenden ebenen Oberflächen (23). Die erste Oberfläche (35) liegt an dem Basisabschnitt (21) an und die zweite Oberfläche erstreckt sich über die ebene Oberfläche (23) der Nabe hinaus, um eine Lauffläche für das Gleitstück zu erzeugen. Das Scheibenelement (14) kann ein aus Stahl (42) und Bronze (44) bestehender Bimetallring (34) sein.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet hydrauli­ scher Pumpen und Motoren. Insbesondere betrifft diese Erfin­ dung einen mehrteiligen Gleitstückaufbau mit einer entlaste­ ten Lauffläche. Derartige Gleitstücke besitzen eine Kombina­ tion von Dauerfestigkeit und mechanischen Eigenschäften, wel­ che zu einer längeren Betriebslebensdauer für hydraulische Pumpen und Motoren führt. Die Erfindung ist für hydrostati­ sche Einheiten mit Axialkolben nützlich, welche Gleitstücke mit Außen- und Innen-Verbindungsenden aufweisen.

Die Dauerfestigkeit der Gleitstücke ist ein begrenzender Faktor in der Nutzungslebensdauer von hydraulischen oder hy­ drostatischen Pumpen und Motoren. Es wurden bereits verschie­ dene Materialien und Kombinationen von Materialien bei Gleit­ stücken versucht. Jedoch weisen Materialien, welche eine an­ gemessene Dauerfestigkeit besitzen, im allgemeinen nicht die mechanischen Eigenschaften auf, welche für die Lauffläche der Gleitstücke geeignet sind. Materialien, die gute Eigenschaf­ ten für eine Lauffläche haben, besitzen im allgemeinen keine angemessene Dauerfestigkeit, um die gewünschte Gleitstückle­ bensdauer bereitzustellen.

Bimetallgleitstücke mit unterschiedlichen Konfigurationen wurden versucht, weisen aber hohe Herstellungskosten auf, da sie aus Rohmaterialstücken hergestellt werden müssen und nicht die Drehautomatentechnologie nutzen können. Das Lauf­ flächenmaterial, üblicherweise Bronze, wird auf den Stahl gesintert oder gegossen. Somit besteht ein Bedarf nach einem mehrteiligen Gleitstückaufbau, welcher die gewünschten Mate­ rialeigenschaften aufweist und die Nutzung eines kosteneffek­ tiven Massenherstellungsprozesses erlaubt.

Eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines mehrteiligen Gleitstückes, welches eine akzeptable Betriebslebensdauer ergibt und wirtschaftlich zu fertigen ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines zweiteiligen Gleitstückaufbaus, welcher einen Stützkörper aus hochfestem Material und eine Laufflä­ chenscheibe aufweist, welche an dem Stützkörper anbringbar und festhaltbar ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Laufflächenscheibe aus Bimetall, welche mittels eines Stanzprozesses hergestellt werden kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Laufflächenscheibe, welche hydrostatisch auf dem Gleitstückkörper entlastet ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Scheibe, welche mechanisch selbsthaltend ist und ferner durch Normalkräfte gehalten wird, welche in­ nerhalb der hydraulischen Einheit während des Betriebs vor­ handen sind.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Laufflächenscheibe, welche in Interval­ len ausgetauscht werden kann, um die Betriebslebensdauer der hydrostatischen zu verlängern.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Gleitstück/Scheiben-Kombination, welche leicht zusammengebaut werden kann, sowie im Einsatz zuverläs­ sig und dauerbeständig ist.

Diese und weitere Aufgaben werden aus den Zeichnungen, sowie aus der Beschreibung und den nachstehenden Ansprüchen ersichtlich.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Gleitstück. Das Gleitstück umfaßt einen Gleitstückkörper mit ersten und zweiten Enden und einem zentralen Schaftabschnitt. Das erste Ende endet in einem kugelförmige Kopf oder Außenku­ gelende. Das zweite Ende endet in einem runden Basisabschnitt mit einem Naben- oder einem Führungszapfendurchmesser, der sich davon in einer Richtung von dem Kopf weg nach außen er­ strecken. Die Nabe endet in einer ebenen Oberfläche und weist einen Durchmesser kleiner als der Durchmesser des runden Ba­ sisabschnittes auf. Das Gleitstück enthält ein Scheibenele­ ment mit einer Mittenöffnung, die sich um die Nabe herum er­ streckt und erste und zweite gegenüberliegende ebene Oberflä­ chen aufweist. Die erste Oberfläche liegt an dem Basisab­ schnitt an und die zweite Oberfläche erstreckt sich über die ebene Oberfläche der Nabe hinaus, um eine Lauffläche für das Gleitstück zu erzeugen. Das Scheibenelement kann ein aus Stahl und Bronze bestehendes Bimetall sein.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Vorderseitenaufrißansicht des mehrteili­ gen Gleitstückaufbaus der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine Vorderseitenaufrißansicht des Gleitstück­ körpers des in Fig. 1 dargestellten Gleitstückaufbaus.

Fig. 3 ist eine Vorderseitenaufrißansicht der Laufflä­ chenscheibe aus Bimetall des in Fig. 1 dargestellten Gleit­ stückaufbaus.

Fig. 4 ist eine Unterseitendraufsicht auf den Gleitstück­ aufbau von Fig. 1 und stellt die Lauffläche der Scheibe dar.

Fig. 5 ist eine Unterseitendraufsicht auf den Gleitstück­ körper von Fig. 2.

Fig. 6 ist eine Unterseitendraufsicht auf die in Fig. 3 dargestellte Bimetallscheibe.

Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht des Gleitstückaufbaus entlang der Linie 7-7 in Fig. 4.

Fig. 8 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht des Aufbaus von Fig. 1 und stellt den Sitz der Bimetallscheibe auf dem Gleitstückkörper dar.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Der hydraulische Gleitstückaufbau dieser Erfindung wird in den Figuren insgesamt mit 10 bezeichnet. In Fig. 1 enthält die Gleitstückaufbau 10 einen Gleitstückkörper 12 und ein ab­ nehmbar daran befestigtes Scheibenelement 14. Der Gleitstück­ körper 12 weist ein in einem kugelförmigen Kopf oder Kugelab­ schnitt 16 endendes erstes Ende auf, welches in herkömmlicher Weise an einem der (nicht dargestellten Kolben) in einer hy­ draulischen oder hydrostatischen Einheit mit axialen Kolben, wie z. B. in einer Pumpe oder in einem Motor, befestigt ist. Ein zentraler Schaftabschnitt 18 verbindet den Kugelabschnitt 16 mit dem zweiten Ende oder unteren Abschnitt 20 für das Gleitstück.

Wie es am besten in Fig. 2, 4 und Fig. 6 zu sehen ist, endet das zweite Ende 20 in einem runden Basisabschnitt 21 und beinhaltet eine dünne Nabe 22. Der runde Basisabschnitt 21 weist bevorzugt einen größeren Durchmesser als der Durch­ messer des Kopfes 16 auf. Die Nabe 22 ragt nach außen in ei­ ner Richtung von dem Kopf 16 weg vor und endet in einer ebe­ nen Oberfläche 23. Die Nabe 22 weist einen kleineren Durch­ messer als der Durchmesser des runden Basisabschnittes 21 auf. Ein kleiner Hochdruckfluidkanal 24 erstreckt sich durch den Gleitstückkörper 12 von dem Kopf 16 zu dem zentralen Ab­ schnitt der Nabe 22, gemäß Darstellung in Fig. 4 und 6.

Gemäß Fig. 6 und 8 weist der runde Basisabschnitt 21 des Gleitstückkörpers 12 einen Entlastungssteg darauf auf, wel­ cher von zwei konzentrischen ringförmigen Nuten 28 und 32 de­ finiert wird, welche sich um die Nabe 22 herum erstrecken. Eine oder mehrere sich radial erstreckende Ablaufnuten 32 sind für ein Fluidverbindung der äußeren Nut 30 mit dem Au­ ßendurchmesser des runden Basisabschnittes 21 vorgesehen. Die Ablaufnuten 32 ermöglichen den Ablauf jedes in der Nut 30 eingeschlossenen Fluids zu dem Gehäuse der hydraulischen Ein­ heit.

Das andere Hauptelement des mehrteiligen Gleitstückauf­ baus 10 ist ein Scheibenelement 14. Gemäß Fig. 3 und 6 bis 8 ist das Scheibenelement 14 bevorzugt eine Bimetallscheibe 34, welche erste und zweite ebene Oberflächen 35, 36 aufweist. Die erste Oberfläche 35 liegt an dem runden Basisabschnitt in der Nähe der Nabe 22 an. Die Scheibe 34 weist eine Dicke grö­ ßere als die Höhe der Nabe 22 auf, so daß die zweite ebene Oberfläche 36 der Scheibe 34 eine erhabene Lauffläche oder Verschleißoberfläche 36 für den Gleitstückaufbau 10 bildet. Die Scheibe 34 ist bevorzugt ein im wesentlichen flacher Ring mit einem Innendurchmesser oder einer Mittenöffnung 38 und einem Außendurchmesser 40. Der Außendurchmesser 40 der Schei­ be 34 ist bevorzugt kleiner als der größte Durchmesser des Stützabschnittes 20, so daß die Scheibe im wesentlichen über ihre gesamte Breite durch den runden Basisabschnitt 21 unter­ stützt wird. Der Innendurchmesser 38 der Scheibe 34 ist klein genug, um einen knappen Preßsitz mit der Nabe 22 des Gleit­ stückkörpers 12 zu erzeugen. Somit ist die Scheibe 34 abnehm­ bar an dem Gleitstückkörper 12 befestigt und daran mechanisch selbst gehaltert. Die Nuten 28 und 30 helfen ferner die Scheibe 34 zu halten, indem sie diese hydrostatisch entla­ sten. Die Kräfte auf der Verschleißoberfäche 36 werden hy­ drostatisch durch entgegengesetzte Kräfte auf die erste Ober­ fläche von dem Öl in den Ausgleichsnuten 28, 30 ausgeglichen. Bevorzugt wird die Scheibe 34 gestanzt oder anderweitig aus einer Bimetallplatte hergestellt. Die Bimetallscheibe 34 enthält eine Stahlschicht 42 zur Unterstützung einer Bronze­ metallschicht, die auf die Stahlschicht gesintert oder direkt gegossen wird. Die Metallschichten 42, 44 sind strukturell miteinander verbunden, um eine einteilige Scheibe 34 zu bil­ den. Die Bimetallscheibe 34 enthält somit eine Bronzeschicht, welche gute mechanische Eigenschaften für die Lauffläche be­ reitstellt, und eine Stahlschicht, welche eine angemessene Dauerfestigkeit und Unterstützung für die Bronzeschicht 44 bereitstellt. Bevorzugt ist die Oberseite der Schicht 44 un­ terhalb der ebenen Oberfläche 23 angeordnet. Dieses stellt sicher, daß die Bronzeschicht 44 immer das Material ist, auf welchem der Gleitstückaufbau 10 läuft, und nicht das Material der Gleitstücknabe 22. Ferner kann der Gleitstückkörper 12 aus einem hochfesten Material, einschließlich Stahl, aber nicht darauf beschränkt, hergestellt werden. Die relativ kleine Dicke der Scheibe 34 ermöglicht deren Fertigung unter Anwendung herkömmlicher und kosteneffektiver Prozesse, wie z. B. durch Stanzen. Die Scheibe 34 kann auch in einem Stück aus festem Messing oder Bronze hergestellt werden, wenn die Dauerfestigkeit des Materials innerhalb akzeptabler Grenzen für die spezifische Anwendung liegt.

Obwohl der dargestellte Gleitstückaufbau eine Kopf- oder Außenverbindungseinrichtung zur Befestigung an einem hydrau­ lischen Kolben aufweist, ist diese Erfindung auch auf Gleit­ stückaufbauten mit einer Innenverbindungseinrichtung, wie z. B. einer Buchse anwendbar.

Daher kann man sehen, daß die Erfindung zumindest die ge­ stellten Aufgaben löst.

In den Zeichnungen und der Beschreibung wurde eine bevor­ zugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, und obwohl spezifische Begriffe verwendet werden, werden diese nur in einem generellen und beschreibenden Sinne und nicht zum Zwec­ ke der Einschränkung verwendet. Veränderungen in der Form und Proportion von Teilen als auch im Ersatz von Äquivalenten werden in Betracht gezogen, da Umstände es nahelegen oder ratsam machen können, ohne von der Idee oder dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (9)

1. Hydraulisches Gleitstück, mit: einem Gleitstückkörper mit ersten und zweiten Enden und einem zentralen Abschnitt, wobei das erste Ende in einem kugelförmigen Kopf endet, das zweite Ende in einem runden Basisabschnitt mit einer sich davon in einer Richtung von dem Kopf weg erstrecken­ den dünnen Nabe endet, die Nabe in einer ebenen Oberflä­ che endet und einen kleineren Durchmesser als der Durch­ messer des runden Basisabschnittes aufweist, einem Schei­ benelement mit einer Mittenöffnung, die sich um die Nabe herum erstreckt und erste und zweite gegenüberliegende ebene Oberflächen aufweist, die sich im allgemeinen quer zu der Mittenöffnung erstrecken, wobei die erste Oberflä­ che an dem Basisabschnitt anliegt und die sich zweite Oberfläche über die ebene Oberfläche der Nabe hinaus er­ streckt, um eine querverlaufende ringförmige und ebene Lauffläche für das Gleitstück zu erzeugen.

2. Hydraulisches Gleitstück nach Anspruch 1, wobei das Scheibenelement aus einer ersten Metallschicht, welche die erste Oberfläche der Scheibe ausmacht, und aus einer zweiten Metallschicht besteht, welche die zweite Oberflä­ che und Lauffläche der Scheibe ausmacht.

3. Hydraulisches Gleitstück nach Anspruch 2, wobei die er­ sten und zweiten Metallschichten aus Stahl bzw. Bronze bestehen.

4. Hydraulisches Gleitstück nach Anspruch 1, wobei minde­ stens eine ringförmige Nut in dem Basisabschnitt angren­ zend an die erste Oberfläche des Scheibenelementes ange­ ordnet ist, wobei die Ölnut von mindestens einer Ablauf­ nut geschnitten wird, die in dem Basisabschnitt ausgebil­ det ist und sich nach außen zu einem Außenumfang des Scheibenelementes erstreckt.

5. Hydraulisches Gleitstück nach Anspruch 9, wobei eine zweite ringförmige Nut in einem Abstand innerhalb der zu­ erst erwähnten ringförmigen Ölnut angeordnet ist.

6. Hydraulisches Gleitstück nach Anspruch 2, wobei sich bei­ de metallischen Schichten der Scheibe um die Nabe herum erstrecken.

7. Hydraulisches Gleitstück nach Anspruch 6, wobei die zwei­ te Metallschicht eine Oberseite aufweist, welche sich oberhalb der ebenen Oberfläche der Nabe erstreckt.

8. Hydraulisches Gleitstück nach Anspruch 2, wobei die erste und zweite Metallschicht aneinander befestigt sind, um ein Scheibenelement mit einteiligem Aufbau zu erzeugen.

9. Hydraulisches Gleitstück, mit: einem Gleitstückkörper mit ersten und zweiten Enden und einem zentralen Abschnitt, wobei das erste Ende in einem kugelförmigen Kopf endet, das zweite Ende in einem runden Basisabschnitt mit einer sich davon in einer Richtung von dem Kopf weg erstrecken­ den dünnen Nabe endet, die Nabe in einer ebenen Oberflä­ che endet und einen kleineren Durchmesser als der Durch­ messer des runden Basisabschnittes aufweist, einem Schei­ benelement mit einer Mittenöffnung, die sich um die Nabe herum erstreckt, und mit ersten und zweiten gegenüberlie­ genden ebenen Oberflächen, wobei die erste Oberfläche an dem Basisabschnitt anliegt und die zweite Oberfläche sich über die ebene Oberfläche der Nabe hinaus erstreckt, um eine Lauffläche für den Gleitstückkörper zu erzeugen; wo­ bei mindestens eine ringförmige Ölnut an dem Basisab­ schnitt in der Nähe der ersten Oberfläche des Schei­ benelementes angeordnet ist, die Ölnut von mindestens ei­ ner Ölablaufnut geschnitten wird, die in dem Basisab­ schnitt ausgebildet ist und sich nach außen zu einem Au­ ßenumfang des Scheibenelementes erstreckt.