DE2004350B2 - Einrichtung zur Kolbenschmierung bei hydraulischen Radialkolbenpumpen oder -motoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kolbenschmierung bei hydraulischen Radialkolbenpumpen oder -motoren der Art die im Gattungsbegriff der Ansprüche 1 bis 3 (diese haben einander gleichen Gattungsbegriff) angegeben ist

Solche Steuerung der Flüssigkeitszufuhr zwischen die in Umfangsrichtung weisenden Teile der Kolben- und der Zylindermantelflächen geschieht bei einer bekannten (schweizerische Patentschrift 442 021) Maschine — deren Kolben übertragen ihre Radialkraft auf die Kurvenbann durch Gleitschuhe, die am Kolben durch einen Gelenkzapfen in einer Pfanne des Kolbens angelenkt sind — durch diese Gleitschuhe; dort tritt aus jedem Zylinder Flüssigkeit durch eine Mittellängsbohrung des Kolbens in eine Ausnehmung des Gleitschuh-Gelenkzapfens und aus dieser Ausnehmung, je nach der Neigung des Gleitschuhes, durch die eine oder die andere von zwei in die Umfangsrichtungen weisenden Querbohrungen des Kolbens in jeweils die eine oder die andere von zwei an der Mantelfläche des Kolbens befindlichen Schmiernuten oder Schmierwannen ein, aus der sie im weiteren Verlauf des Bewegungszyklus bei gegensinniger Stellung des Gleitschuhes durch jeweils die eine oder die andere zweier zusätzlicher Kolben-Querbohrungen abströmt.

Die Erfindung soll mindestens eine Einrichtung für gesteuerte Schmierflüssigkeits-Zufuhr in den zwischen Kolben und Zylinder befindlichen Spalt bei solchen Radialkolbenpumpen und -motoren liefern, deren Kolben ihre Radialkraft auf die Kurvenbahn nicht durch einen Gleitschuh, sondern durch einen Rollkörper, der in det Pfanne des Kolbens gleitet übertragen. Da gilt es also für die Steuerung der Schmierflüssigkeitszufuhr stati des Gleitschuhes ein anderes Steuerorgan vorzusehen.

Die Erfindung liefert für diese Aufgabe mehrere — insgesamt drei — Lösungen.

Die erste dieser Lösungen ist als Kennzeichen irr Anspruch 1 angegeben. Da der Kolben, während er vor der Kurvenbahn an seinem äußeren Ende an eine Zy

linderwandseite angepreßt wird, an seinem inneren ren Bohrungsteil 4 vom kleinen Durchmesser und einen Ende an die gegenüberliegende Zylinderwand ange- radial äußeren Bohrungsteil 5 von größerem Durchpreßt wird, so wird er die radial innere Kanalöffnung messer, und so hat auch jeder der Kolben 6 einen radial ganz öffnen und die gegenüberliegende ganz sperren, inneren Teil 7 vom kleinen und einen radial äußeren also die Schmierflüssigkeitszufuhr zu dem radial äuße- 5 Teil 8 von größerem Durchmesser. Jeder Kolben tragt ren Ende des Kolbenspaltes zyklusgerecht selbst zu an seinem Außenende, drehbar darin gehalten, eine Kusteuern. gel 9; die Kugeln rollen an dem einen Teil des Gehäu-

Die zweite Lösung ist im kennzeichnenden Teil des ses 10 bildenden Kurvenbahnring 11 ab. Am Zylinder-Anspruchs 2 genannt Auch bei ihr wird also die Steue- stern ist mit ihm umlaufend, ein ringförmiger Drehrung der Schmierflüssigkeitszufuhr durch den Kolben ic schieber 12 befestigt der den zentralen Stcuerzapfen selbst, und zwar hier im Zusammenwirken mit den bei- umgibt und zu dem aus jedem Zylinderraum 3 je ein den vom Flüssigkeitsstrom betätigten Ventilschließkör- Kanal 14 führt Mit 15 sind die Wellenlager, und zwar pern, bewirkt Wälzlager mit Rollen 16 zwischen Laufringen 17, be-

Die dritte Lösung ist die im Anspruch 3 als Kennzei- zeichnet. Bolzen 18 halten die Gehäuseteile zusammen, chen genannte Bauart Auch hier also geschieht die 15 Mit 19 ist der zentrale Steuerzapfen, mit 20 seine zy-Steuerung der Schmierflüssigkeitszufuhr durch den lindrische Steuerfläche, mit 21 und 22 sind seine Olzu-Kolben, und zwar hier im Zusammenwirken mit den fuhr- bzw. Ölabfuhr-Kanäle, mit 23 und 24 die Olzufesten Druckstellen. fuhr- bzw. Ölabfuhr-Anschlüsse des Gehäuses und mit

Diese drei voneinander verschiedenen Ausführungs- 25 bzw. 26 die ölzufluß- bzw. Abflußleitungen des Geformen haben also ein gemeinsames Losungsprinzip, so häuses bezeichnet Dieser zentrale Steuerzapfen ist am nämlich, daß der Kolben selbst an der Steuerung der Gehäuse 10 befestigt und durch Dichtungsringe 29 ab-Schmierflüssigkeitszufuhr mitwirkt: Das in den gedichtet und am umlaufenden Drehschieber 12 mittels Schmierflüssigkeitskanälen herrschende Druckgefälle, eines Dichtungsbleches 28 abgedichtet also die durch diese Kanäle strömende Flüssigkeits- Nun zu den die Erfindung zeigenden übrigen Rgu-

menge und der am Kanalaustritt im Kolbenspalt sich 95 ren. In ihnen bedeuten die in F i g. 1 die Bezugszeichen aufbauende Schmierflüssigkeitsdruck, hängen vom Ver- 2 den Zylinderstern, 6 einen der Kolben, 9 dessen Kuhältnis zwischen dem am Kanaleintritt und dem am Ka- gel, 11 den Kurvenbahnring, an dem die Kugel abrollt nalaustritt herrschenden Druckgefälle ab; das Eintritts- 13 den Zylinderraum und 14 den die Arbeitsflüssigkeit Druckgefälle wird bei der ersten Ausführungsform zu bzw. aus dem Zylinderraum führenden Kanal; 56 bedurch das sich an die Zylinderwand anlegende radial 30 zeichnet die Kugelpfanne.

innere Ende des Kolbens selbst bei der zweiten Aus- Bei allen Ausführungsformen ist der Kolben nahe

führungsform durch die federbetätigten beweglichen seinem radial inneren Ende mit einem Dichtungsring 55 Ventilverschlußkörper und bei der dritten Ausfüh- versehen.

rungsform durch die festen Drosseln bestimmt. Der Druck der Arbeitsflüssigkeit auf den Kolben 5

Bei Pumpen oder Motoren mit der oben als die erste 35 erzeugt zwischen der Kugel 9 und dem Kurvenbahn- und die zweite Lösung angegebenen Arten von ring 11 die Kraft F. Durch die Umfangskomponente Schmierflüssigkeitszufuhr, nämlich durch die in dem dieser Kraft F-sie ist nach (im Bilde) rechts gerichtet Kolben angeordneten Kanäle, ist dann, wenn der KoI- - werden die Kugel und das radial äußere Ende des ben auf die Kurvenbahn mittels einer in einer Kugel- Kolbens nach rechts gedrückt und daher der Spalt zwipfanne gelagerten Kugel drückt, also wenn der Kolben 40 sehen der Kugel und dem Kolben und der Spalt zwisich um die Kolbenachse drehen kann, zu empfehlen, sehen dem radial äußeren Ende des Kolbenmantels und daß in jedem Kolben nicht nur zwei, sondern, ringsum der Zylinderfläche rechts verengt und links erweitert, gleichmäßig verteilt, vier Kanäle angeordnet sind. Da- Und durch dieses Schrägstellen des Kolbens wird an durch wird in jedem Falle, gleichgültig, ob sich der KoI- seinem radial inneren Ende der Kolben nach - HnBiben gedreht hat gleichmäßige Schmierung verbürgt. 45 de - links gedrückt und der Spalt zwischen dem KoI-Je ein Ausführungsbeispiel für jede dieser drei Lö- ben und dem Zylindermantel links verengt und rechts sungen ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt erweitert.

F i g. I eine bekannte Radialkolbenmaschine - sie In F i g. 2 bis 4, welche das erste der Ausfunrungsbei-

kann Pumpe oder Motor sein - als Ganzes im Schnitt spiele zeigen, bezeichnen 51 bis 54 vier Längskana e, in Achsebene, 50 ferner 61 bis 64 vier mit ihnen verbundene Querkanäle,

F i g. 2 eine erste Ausführungsform der erfindungsge- deren öffnungen an der Kolben-Mantelfläche radial inmäßen Kolbenschmierungs-Einrichtung; im Schnitt ent- ncrhalb des Kolbendichtungsringes 55 angeordnet sind, lang der Linie H-II der Figur, im größeren Maßstab, und 71 bis 74 vier mit den Längskanälen 51 bis 54 kom-

F i e. 3 den Kolben dieser ersten Ausführungsform in munizierende Querkanäle, deren Offnungen an der demselben Schnitt 55 Kolben-Mantelfläche nahe dem radial äußeren Ende

F i g 4 denselben Kolben in Ansicht in Achsrichtung des Kolbens angeordnet sind. Mit 57 und mit »l Dis m von außen. sind Schmiernuten der Kugelpfanne bezeichnet; die

F i g. 5 eine zweite Ausführungsform der erfindungs- letztgenannten sind mit den Längskanälen 51 bis 54 und gemäßen Kolbenschmierungs-Einrichtung, ebenfalls im den Querkanälen 71 bis 74 verbunden. Infolge der geSchnitt entlang der Linie 11-11 der Fi g. 1, 60 zeichneten schrägen Stellung des Kolbens strömt F i g. 6 eine dritte Ausführungsform der erfindungs- Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum in das im biiae gemäßen Kolbenschmierungs-Einrichtung, in demsel- linke Kanalsystem 61/51/71, weil dessen EmmOndung ben Schnitt 61 von dem dort an den Zylinder dicht angedrückten Zunächst sei die Zeichnung der bekannten Maschine Kolben versperrt ist, praktisch gar nicht ein. aber in das _erläutert 65 im Bilde rechte Kanalsystem 62/52/ 72, weil dessen Off-Auf der Welle 1 ist. mit ihr umlaufend, der Zylinder- nung an der Spaltstelle 58 von dem dort weit vom Zystern 2 mittels kerbzahn-profilierten Sitzes 3 befestigt linder abstehenden Kolben weit freigegeben M, mit Jede Zylinderbohrung des Sterns hat einen radial inne- vollem Zylinderraum-Druck ein; und diese urucwius-

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sigkeit hat am radial äußeren Ende des Kolbens an der im B^;Jde linken Seite bei 7.1. weil dort der Kolbenspalt ganz weit offen ist, praktisch keinen Strömungswiderstand und daher praktisch keinen Druck, aber an der im Bilde rechten Seite, weil dort der Kolben an der Zylinderwand dicht anliegt, praktisch keinen Ausweg und daher praktisch den vollen Druck des Zylinderraumes. So herrscht also an der durch die Umfangskomponente der Kolbenkraft Fnicht belasteten, im Bilde linken Kolbenseite praktisch kein Schmierflüssigkeitsdruck und an der durch diese Kraft belasteten, im Bilde rechten Kolbenseite voller Schmierflüssigkeitsdruck; diese rechte Seite ist durch den Wegfall des Schmierflüssigkeitsdruckes der linken Seite sogar noch entlastet Sinngemäß Gleiches gilt für den Schmierfilm in der Kugelpfanne, da deren Nuten 81 bis 84 mit den Querkanälen 71 bis 74 kommunizieren. Wenn sich der Kolben um seine Längsachse dreht also wenn die Kanalsysteme 51/61/71/81 und 52/62/72/82 nicht wie gezeichnet in der Drehebene des Zylindersterns liegen, so gilt das so hier für sie Gesagte genauso für die der Zylinderstern-Drehebene benachbarten Paare von Kanalsystemen.

In F i g. 5, welche die zweite erfinduingsgemäOe Ausführungsfonn darstellt öffnen sich die Kolbenlängskanäle 51. 52 zur radial inneren Stirnfläche des Kolbens as hin. Sie sind nahe dieser Stirnfläche zu zylindrischen Bohrungen 65,66 erweitert in denen hinter durchbohrten Haltepfropfen 85,86 kolbenförmige Verschlußkörper 67,68 angeordnet sind. die. wenn an der zugehörigen Austrittsöffnung 75. 76 des Kanal« kein Druck herrscht und daher Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum 13 zu dieser Austrittsöffnung strömen möchte, vom Strömungsdruck dieser Flüssigkeit gegen die Kraft von Venttlfedera 77.78 auf Ventilsitze 87,88 gedrückt werden, also den Flüssigkeitsstrom sperren, die aber, wein an der zugehörigen Austrittsöffnung 75. 76 ein gewisser Druck vorhanden ist von ihren Ventäfedern 77. 78 vom Ventilsitz 87, 88 abgehoben werden und Sjren zugehörigen Kanal öffne». Wenn zwischen dem Zylinderstern 2 und dem Kolben 6 dn weher Spalt vorhanden ist wie an der Öffnung 75. kann durch den Kanal 51 anfangs eine große Flüssigkeitsmenge strömen; aber diese wird bald d> rch den VerscMußkörpcr 67 verringert der unter dem Bnfluß des im Ventil stattfindenden Druckgefälles gegen die Kraft der Feder 77 auf seinen Sitz 87 gedrückt wird; da der Spalt zwischen dem Kolben 6 und dem Zylinder 2 an der öffnung 75 weit ist. braucht durch den Kanal 51 keine Schmierflüssigkeit zugeführt zu werden. Wenn aber an der öffnung 76 des Zylindersterns 2 und des Kolbens 6 nur ein so kleiner Spalt vorhanden ist daß Zylinder und Kolben sich fast berühren, wird der Flüssigkeitsstrom an der öffnung 76 gedrosselt, also das Druckgefälle am Verschlußkörper 68 verringert und somit dieser Verschlußkörper von der Feder 78 offengehalten; so kann Druckflüssigkeit durch die öffnung 76 zu dem zwischen dem Zylinder und dem Kolben befindlichen Spalt fließen. In dieser Weise wird der Verschlußkörper 68 automatisch je nach der Weite des zwischen dem Zylinder und dem Kolben befindlichen Spaltes betätigt, um Druckflüssigkeit in den Spalt zu liefern. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie Druckflüssigkeit in diesen Spalt 2'wischen dem Zylinder und dem Kolben nur dann liefert, wenn dies nötig ist

Bei der in F i g. 6 gezeigten dritten Ausführungsform sind die Kanäle, welche Schmierflüssigkeit vom Zylinderraum in den radial äußeren Teil des zwischen dem Kolben und dem Zylinder befindlichen Spaltes führen sollen, nicht im Kolben, sondern im Zylinderstern angeordnet. Es sind dies die Kanäle 91 und 92, die vom Zylinderraum 13 ausgehen und in den Kolben-Zylinder-Spalt an den Stellen 93 b-w. 94 münden. Diese Kanäle sind stromoberhalb ihrer Mündungen mit festen kalibrierten Drosseln 95 bzw. 96 versehen; diese Drosseln lassen nur eine begrenzte Flüssigkeitsmenge durch — groß genug, daß im Kolbenspalt an derjenigen Seite, wo der Kolben an der Kanalmündung 95 oder 96 am Zylinderstern 2 anliegt sich praktisch der volle im Zyftnden-aum herrschende Flüssigkeitsdruck aufbaut aber klein genug, daß an der Gegenseite, wo der Spalt zwischen Kolben und Zylinder am weitesten ist praktisch kein Flüssigkeitsdruck herrscht Durch die Drosselsaelle wird erstens die zur Schmierung abgeführte Drucfcflüsstgkeitsmenge begrenzt und zweitens der Druck der Druckflüssigkeit nur an derjenigen Stelle, wo der Kolben am Zylinder anliegt aber nicht an der Gegenseite ausgeübt und daher der Kolben vom Druck entlastet Die SchmierflüssigkeJtskanale 91 und 92 könnten, anstatt wie in F i g. 6 von dem Zylinderraum 13, auch vom Kanal 14 ausgehend angeordnet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichramgen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Kolbenschmierung bei hydraulischen Radialkolbenpumpen oder -motoren, welche s einen umlaufenden Zylinderstern, einen diesen Zylinderstern umgebenden Kurvenbahnring, an den sich die Kolben anpressen, und einen zentralen Steuerzapfen für die Zufuhr und Abfuhr der Flüssigkeit zu und aus den Zylinderräumen aufweisen, durch gesteuerte Zufuhr von Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum in den radial äußeren Teil des Spaltes zwischen den Mantelflächen jedes Kolbens und zugehörigen Zylinders auf jeweils derjenigen der beiden in Umfangsrichtung des Zylindersterns weisenden Kolbenseiten, auf welcher in der jeweiligen Phase des Bewegungszyklus das radial äußere Ende des Kolbens von der Kurvenbahn an die Zylinderwand angepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (6) nahe seinem ra- ao dial inneren Ende mit einem Dichtungsring (55) und an jeder seiner beiden in Umfangsrichtung des Zylindersterns (2) weisenden Seiten mit je einem Kanal (51,52) versehen ist, der an der Mantelfläche des Kolbens (6) nahe dem radial inneren Ende des KoI- as bens, und zwar radial innerhalb des Dichtungsringes (55), eine erste öffnung (61 bzw. 62) und nahe dem radial äußeren Ende des Kolbens eine zweite öffnung (71 bzw. 72) aufweist (F i g. 2 bis 4).

2. Einrichtung zur Kolbenschmierung bei hydraulischen Radialkolbenpumpen oder -motoren, welche einen umlaufenden Zylinderstern, einen diesen Zylinderstern umgebenden Kurvenbahnring, an den sich die Kolben anpressen, und einen zentralen Steuerzapfen für die Zufuhr und Abfuhr der Flüssigkeit zu und aus den Zylinderräumen aufweisen, durch gesteuerte Zufuhr von Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum in den radial äußeren Teil des Spaltes zwischen den Mantelflächen jedes Kolbens und zugehörigen Zylinders auf jeweils derjenigen der beiden in Umfangsrichtung des Zylindersterns weisenden Kolbenseiten, auf welcher in der jeweiligen Phase des Bewegungszyklus das radial äußere Ende des Kolbens von der Kurvenbahn an die Zylinc'erwand angepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (6) nahe seinem radial inneren Ende mit einem Dichtungsring (55) und an jeder seiner beiden in Umfangsrichtung des Zylindersterns (2) weisenden Seiten mit je einem Kanal (51, 52) versehen ist, der an der radial inneren Stirnfläehe des Kolbens eine erweiterte erste Öffnung (65 bzw. 66) und an der Mantelfläche des Kolbens nahe dem radial äußeren Ende des Kolbens eine Radialkolbenpumpen (75 bzw. 76) und dazwischen einen kolbenförmigen Verschlußkörper (67 bzw. 68) aufweist, welcher bei geringem Druckgefälle im Kanal durch eine Feder (66 'ozw. 78) von seinem Sitz abgehoben, aber bei großem Druckgefälle im Kanal von Druckflüssigkeitsstrom auf seinen Sitz (87 bzw. 88) gedrückt wird (F i g. 5).

3. Einrichtung zur Kolbenschmierung bei hydraulischen Radialkolbenpumpen oder -motoren, welche einen umlaufenden Zylinderstern, einen diesen Zylinderstern umgebenden Zylinderstern, einen diesen Zylinderstern umgebenden Kurvenbahnring, an den sich die Kolben anpresse.i, und einen zentralen Steuerzapfen für die Zufuhr und Abfuhr der Flüssigkeit zu und aus den Zylinderräumen aufweisen.

durch gesteuerte Zufuhr von Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum in den radial äußeren Teil des Spaltes zwischen den Mantelflächen jedes Kolbens und zugehörigen Zylinders auf jeweils derjenigen der beiden in Umfangsrichtung des Zylindersterns weisenden Kolbenseiten, auf welcher in der jeweiligen Phase des Bewegungszyklus das raAal äußere Ende des Kolbens von der Kurvenbahn an die Zylinderwand angepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Zylinder im Zylinderstern (2) an jeder der beiden in Umfangsrichtung des Zylindersterns weisenden Seiten der Zylinderwand je ein Kanal (91. 92) vorgesehen ist, der, vom Zylinderraum (13) oder seinem Druckkanal (14) ausgehend, in den Spalt zwischen dem Kolben und der Zylinderwand nahe ihrem radial äußeren Ende mündet (Öffnungen 93 bzw. 94) und davon eine kalibrierte Drossel (95 bzw. 96) enthält (F i g. 6).

4. Einrichtung zur Kolbenschmierung nach Anspruch I oder 2 für Pumpen oder Motoren, deren Kolben auf die Kurvenbahn mittels einer in einer Kugelpfanne gehaltenen Kugel pressen, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Kolben nicht nur zwei, sondern, ringsum gleichmäßig verteilt, vier Kanäle (51 bis 54) angeordnet sind (F i g. 3 und 4).