DE2004350C3 - 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 I und 2 angegeben ist

Solche Steuerung der Flüssigkeitszufuhr zwischen die in Umfangsrichtung weisenden Teile der Kolbrn- und der Zylindermantelflächen geschieht bei einer bekannten (schweizerische Patentschrift 4 42 021) Maschine — deren Kolben übertragen ihre Radiilkraft auf die Kurvenbahn 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 avs dieser Ausnehmung, je nach der Neigung des Gleitschuhes, durch die eine oder die andere von zwei in die Umfangsrichtungen weisenden

ίο 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 KolbenQucrbohrungen abströmt.

Die Erfindung soll mindestens eine Einrichtung für gesteuerte Schmierfliissigkeits-Zufuhr in den zwischen Kolben und Zylinder befindlichen Spalt bei solchen

■»o Radialkolbenpumpen und motoren liefern, deren Kolben ihre Radialkraft auf die Kurvc-nbahn nicht durch einen Gleitschuh, sondern durch einen Rollkörper, der in der Pfanne des Kolbens gleitet, übertragen. Da gilt es also, für die Steuerung der Schmierflüssigkeitszufuhr

■»■> statt des Gleitschiene ein anderes Steuerorgan vor/use hen.

Die Erfindung liefert für diese Aufgabe zwei Lösungen.

Die erste dieser f.ösungen ist als Kenn/eichen im

ίο Anspruch I angegeben. Da der Kolben, während er von der Kurvenbahn an seinem äußeren Fnde an eine Zylinderwandseitj angepreßt wird, an seinem inneren Fnde an die gegenüberliegende Zylinderwand angepreßt wird, so wird er die radial innere Kanalöffnung

si ganz öffnen und die gegenüberliegende ganz sparren, also die Schmierflüssigkeilszufuhr zu dem radial äußeren Fnde des Kolbenspaltcs /yklusgerecht selbst /u steuern.

Die zweite Lösung ist im kennzeichnenden Teil des

M) Anspruchs 2 genannt. Auch bei ihr wird also die Steuerung der Schmierflüssigkcilszufuhf durch den Kolben selbst, und zwar hier im Zusammenwirken mit den beiden vom Flüssigkeitsstrom betätigten Vcntilschließkörpern. bewirkt.

M Diese zwei voneinander verschiedenen Ausführung· formen haben also ein gemeinsames Lösungsprinzip, nämlich, daß der Kolben selbst an der Steuerung der Schmierflüssigkeitszufuhr mitwirkt: Das in den

Schmierflüssigkeiiskanälen herrschende DruekgefüHe, also die durch diese Kanäle strömende Flüssigkeitsmenge und der mn Kunalnustriu im Kolbenspalt sich aufbauende Schmierflüssigkeitsdruck, hängen vom Verhältnis /wischen dem am Kanaleintritt und dem am Kunalaustritt herrschenden Druckgefälle ab; das Eintritls-Druckgefälle wird bei der ersten Ausführungsform durch das sich an die Zylinderwand anlegende radial innere Ende des Kolbens selbst und bei der zweiten Ausführungsform durch die federbetätigten beweglichen Ventilverschlußkörper bestimmt.

Als Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in jedem Kolben ringsum gleichmäßig verteilt vier Kanäle angeordnet sind. Dadurch wird in jedem Falle, gleichgültig, ob sich der Kolben gedreht hat.gleichmäßige Schmierung verbürgt.

Ie ein Ausfiihrungsbeispiel für jede dieser drei Lösungen ist in der Zeichnung dargestellt Es zeigt

Fig. I eine bekannte Radialkolbenmaschine — sie kann Pumpe oder Motor sein — als Ganzes im Schnitt in Achsebene.

F i g. 2 eine erste Ausführungsform der erfinrfungsgemäßen Kolbenschmierungs-Einrichtung; im Schnitt entlang der Linie H-Il der Figur, im größeren Maßstab.

F i g. 3 den Kolben dieser ersten Ausführungsform in demselben Schnitt.

Fig.4 denselben Kolben in Ansicht in Achsrichtung von außen.

F i g. 5 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kolbenschmierungs-Einrichtung, ebenfalls im Schnitt entlang der Linie H-Il der Fig. 1.

Zunächst sei die Zeichnung der bekannten Maschine erläutert.

Auf der Welle 1 ist. mit ihr umlaufend, der Zylinderstern 2 mittels kerbzahn-profilierten Sitzes 3 J5 befestigt. |ede Zylinderbohrung des Sterns hat einen radial inneren Bohrungsteil 4 vom kleinen Durchmesser und einen radial äußeren Bohrungsteil 5 von größerem Durchmesser und so hat auch jeder der Kolben 6 einen radial inneren Teil 7 vom kleinen und einen radial äußeren Teil 8 von größerem Durchmesser, leder Kolben trägt an seinem Außenende, drehbar darin gehalten, eine Kugel 9: die Kugeln rollen an dem einen Teil des Gehäuses 10 bildenden Kurvenbahnring Il ab. Am Zylinderstern ist. mit ihm umlaufend, ein ringförmiger Drehschieber 12 befestigt, de- den zentralen Steuerzapfen umgibt und /u dem aus jedem Zylinder raum 13 je ein Kanal 14 führt. Mit 15 sind die Wellenlager, und /war Wälzlager mit Rollen 16 /wischen Lauiringen 17. bezeichnet. Bolze.i 18 halten v> die Gehauseteile zusammen. Mit 19 ist der zentrale Sicuerzapfen. mit 20 seine zylindrische Steuerfläche, mit 21 und 72 sind seine Ölzufuhr- bzw. Ölabfi'hr-Kanäle, mit 2.3 und 24 die Ölzufuhr- bzw. Ölabfuhr-Anschlüsse des Gehäuses und -nit 25 bzw 26 die Ölzufluß- b/w. Abflußleitungen des Gehäuses bezeichnet. Diescv zentrale Sieuerzapfen ist am Gehäuse 10 befestigt und durch Dichtungsringe 29 abgedichtet und am umlaufenden Drehschieber 12 mittels eines Dichtungsbleches 28 abgedichtet.

Nun zu den die Erfindung zeigenden übrigen Figuren. In ihnen bedeuten die in F i g. I die Bezugszeichen 2 den Zylinderstern, 6 einen der Kolben, 9 dessen Kugel. 11 den Kurvenbahnring, an dem die Kugel abrollt, 13 den Zylinderraum und 14 den die Arbeitsflüssigkeii zu bzw. aus dem Zylinderrau.n führenden Kanal; 56 bezcichrct die Kugelpfanne.

Bei allen Aiisfühiungstormen ist der Kolben nahe seinem radial inneren hnde mit einem Dichtungsring 55 versehen.

Der Druck der Arbeitsflüssigkeit auf den Kolben 5 erzeugt /wischen der Kugel 9 und dem Kurvenbahnring Il die Kraft F Durch die Umfangskomponente dieser Kraft F - sie ist nach (im Bilde) rechts gerichtet werden die Kugel und das radial äußere Ende des Kolbens nach rechts gedrückt und daher der Spalt zwischen der Kugel und dem Kolben und der Spalt /wischen dem radial äußeren Ende des Kolbenmantels und der Zylinderfläche rechts verengt und links erweitert. Und durch dieses Schrägstellen des Kolbens wird an seinem radial inneren Ende der Kolben nach — im Bilde — links gedrückt und der Spalt zwischen dem Kolben und dem Zylindermantel links verengt und rechts erweitert.

In F i g. 2 bis 4, welche das erste der Ausführungsbeispiele zeigen, bezeichnen 51 bis 54 vier Längskanäle, ferner 61 bis 64 vier mit ihnen verbundene Querkanäle, deren öffnungen an der Kolben-Mantelfläche radial innerhalb des Kolbendichtungsringci 55 angeordnet sind, und 71 bis 74 vier mit den LängskanJlen 51 bis 54 kommunizierende Querkanäle, deren öffnungen ar der Kolben-Mantelfläche nahe dem radial äußeren Ende des Kolbens angeordnet sind. Mit 57 und mit 81 bis 84 sind Schmier.;dtcn der Kugelpfanne bezeichnet: die letztgenannten sind mit den Längskanälen 51 bis 54 und den Querkanälen 71 bis 74 verbunden. Infolge der gezeichneten schrägen Stellung des Kolbens strömt Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum in das im Bilde linke Kanalsystem 61/51/71. weil dessen Einmündung 61 von dem dort an den Zylinder dicht angedrückten Kolben versperrt ist praktisch gar nicht ein. aber in das im Bilde rechte Kanalsystem 62/52/72, weil dessen Öffnung an der Spaltstelle 58 von dem dort weit vom Zylinder abstehenden Kolben weit freigegeben ist. mit vollem Zylinderraum-Druck ein; und diese Druckflüssigkeit hat am radial äußeren Ende des Kolbens an der im Bilde linken Seite bei 71. weil dort der KolbenspaU ganz weit offen ist. praktisch keinen Strömungswiderstand und daher praktisch keinen Druck, aber an der im Bilde recnten Seite, weil dort der Kolben an der Zylinderwand dicht anliegt, praktisch keinen Ausweg und daher praktisch den vollen Druck des Zyiinderraumes. So herrscht also an der durch die Umfangskomponente der Kolbenkraf. F nicht belasteten, im Bilde linken Kolbenseitc praktisch kein Schmierflüssigkeitsdruck und an der durch diese Kraft belasteten, im Bilde rechten Kolbenseite voller Schmierflüssigkeitsdruck: diese rechte Seite ist durch den Wegfall des Schmicrflüssigkeitsd'-uckes der linken Seite sogar noch entlastet. Sinngemäß Gleiches gilt für den Schmierfilm in der Kugelpfanne, da deren Nuten 81 bis 84 mit den Q'ier! analen 71 bis 74 kommunizieren. Wenn sich der Kolben um seine Längsachse dreht, also wenn die Kanalsystcme 51/6J/71/81 und 52/62/72/82 nicht. w,e gezeichnet, in der Drehebene des Zylindersterns liegen, so gilt das hier für sie Gesagte genauso für die der Zylinderstern-Drjhebene benachbarten Paare von Kanalsystemen.

In Fig.3, welche die /.weite erfindungsgemälk Ausführungsform darstellt, öffnen sich die Kolbe.ilängskanäle 51, 52 zur radial inneren Stirnfläche des Kolbens 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 Kanals kein

Druck herrscht und daher Druckflüssigkeit aus dem Zylinderrauni 13 zu dieser Austrittsöffnung strömen möchte, vom Slrömungsdruek dieser Flüssigkeit gegen die Kraft von Ventilfedern 77, 78 auf Ventilsitze 87, 88 gedrückt werden, also den Flüssigkeitsstrom sperren, die aber, wenn an der zugehörigen Austriltsöffnung 75, 76 ein gewisser Druck vorhanden ist. von ihren Ventilfedern 77, 78 vom Ventilsitz 87, 88 abgehoben werden und ihren zugehörigen Kanal öffnen. Wenn zwischen dem Zylinderstern 2 und dem Kolben 6 ein weiter Spalt vorhanden ist wie an der Öffnung 75. kann durch den Kanal 51 anfangs eine große Flüssigkeitsmenge strömen: aber diese wird bald durch den Verschlußkörper 67 verringert, der unter dem Finfluß des im V(MHiI stattfindenden Druckgefäßes gegen die Kraft der Feder 77 auf seinen Sit/ 87 gedrückt wird: da der Spalt zwischen dem Kolben 6 und dem Zylinder 2 an der Öffnung 75 weil ist. braucht durch den Kanal 51 keine Schmierflüssigkeil zugeführt zu werden. Wenn aber an der öffnung 76 des Zylinderstern 2 und des Kolbens 6 mir 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 Verschliißkörpcr 68 verringert und somit dieser Verschluökörpcr 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 Veischlußkörper 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 /wischen dem Zylinder und dem Kolben nur dann liefert, wenn dies nötig ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnunpen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. 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 Flüsssigkeit 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, d a durch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (6) mit einer in einer Kugelpfanne gehaltenen, an dem Kurvenbahnring (H) abrollenden Kugel (9). nahe seinem radial inneren Ende mit einem Dichtungsring (55) und mindestens an seinen beiden in Umfangsrichtung des Zylindersterns (2) weisenden Seiten mit einem Kanal (51, 52) versehen ist, der jeweils von einer an der Mantelfläche des Kolbens (6) nahe dem radial inneren Ende des Kolbens und oberhalb des Dichtungsrings (55) liegenden ersten Öffnung (61 bzw. 62), die so in Abhängigkeit von der jeweiligen Sclvagstellung des Kolbens (6) mit dem Zylinderraum (13) verbindbar ist, zu einer an der Mantelfläche nahe dem r.adiai äußeren Ende des Kolbens lie_Benderi zweiten Öffnung (71 bzw. 72) führt(Fig. 2bis4).

2. Einrichtung zur Kolberischmierung bei hydraulischen Radialkolbenpumpe!! 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 Zylinder* auf jeweils derjenigen der beiden in Umfangsrichtung des Zylindersterns weisenden Kolbenseiten, auf welcher in der jeweiligen Phase des Bewegungs/yklus das radial äußere F.nde des Kolbens von der Kurvenbahn an die Zylinderwand angepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (6) mit einer in einer Kugelpfanne gehaltenen, an dem Kurvenbahnring (II) abrollenden Kugel (9). nahe seinem radial inneren Fnde mit einem Dichtungsring (55) und mindestens an seinen beiden in Umfangsrichtung <lfs Zylindersterns(2) weisenden Seiten mit einem Kan.il (51, 52) versehen ist. der von einer an der radial inneren Stirnfläche des Kolbens (6) liegenden erweiterten Öffnung (65 bzw. 66) /u einer au der Mantelfläche des Kolbens nahe dessen radial äußerem Ende liegenden zweiten Öffnung (75 bzw. 76) führt und in dem je ein kolbenförmiger Verschlußkörper (67 bzw. 68) vorgesehen ist, welcher bei geringem Gefälle des zwischen den beiden Kanalenden im Zylinderraum (3) b/w. im Spalt zwischen der Kolbcnmantclfläche und der Zylinderwandung an deren jeweiligen äußeren Enden herrschenden Drucks durch eine Feder (77 b/w. 78) von seinem Sit/ abgehoben, bei groUem Druckgefälle aber vom Druckflüssigkeitsstrom auf seinen Sitz (87 b/w. 88) gedruckt wird (Fig. 5).

3. Einrichtung zur Kalbenschmierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Kolben (6) ringsum gleichmäßig verteilt vier Kanäle (31 bis 54) angeordnet sind (F i g. 3 und 4).