DE2248312C3 - Hydrostatische Radialkolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Radialkolbenmaschine nach v.i m Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Der auf die Ringflächen der sich auf der Druckseite befindlichen Zylinderbohrungen einer Radialkolbenmaschine wirkende Druck ruft eine resultierende Druckkraft hervor, deren Angriffspunkt sich um die Mitte der Hochdrucksteueröffnung in Drehrichtung und zurück bewegt. Dabei ist der Winkel, um den der Angriffspunkt wandert, abhängig vom Teilungswinkel der Zylinderbohrungen. Die von den Kolben auf die Wandung der Zylinderbohrungen ausgeübten Seitenkräfte ergeben eine resultierende Kraft, die den Zylinderkörper im Bereich desjenigen Steges zwischen den Steueröffnungen gegen den Steuerzapfen preßt, der auf der Seite des inneren Totpunkts der Kolbenbewegung liegt. Die Addition der Druck- und Kolbenkräfte ergibt nun eine Kraft, deren Angriffspunkt in einem Winkelbereich in Drehrichtung und zurück wandert, welcher zwischen der Mitte der Hochdrucksteueröffnung und dem Steg liegt, der dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung zugeordnet ist.

Es ist bereits eine hydrostatische Radialkolbenmaschine bekannt, bei der seitlich der Steueröffnuiigen und parallel zu diesen Nuten ausgebildet sind, die sich über den ganzen Steuerzapfenumfang erstrecken. Das vor allem von der Hochdrucksteueröffnung im Spalt zwischen Steuerzapfen und Zylinderkörper abfließende, zu den Nuten gelangende Druckmittel bewirkt auf den Dichtstegen zwischen der Hochdrucksteueröffnnng und den Nuten den Aufbau von Druckfeldern, deren Resultierende in der Mitte der Steueröffnung angreift und nur eine Komponente der zuvor beschriebenen Kraft im wesentlichen ausgleichen kann. Die im Bereich der Nuten sich bildenden Druckfelder wirken gleichermaßen am ganzen Umfang und üben deshalb keine zentrierende Kraft auf den Zylinderkörper aus. Die zweite Komponente der den Steuerzapfen belastende Kraft bleibt deshalb unausgeglichen (DE-OS 14 53 629).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer hydrostatischen Radialkolbenmaschine nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 auf der Hochdruckseite des Steuerzapfens und mindestens im zeitlichen Mittel einen hydrostatischen Ausgleich für die resultierende Kraft zu schaffen, welche sich aus den von den s Kolben infolge der exzentrischen Lage des Steuerzapfens auf die Zylinderwandungen ausgeübten Seitenkräfte zusammensetzt

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 genannten Mittel

ίο gelöst.

Dies hat den Vorteil, daß man die Druckfelder mit einfachen Mitteln so gestalten kann, daß ihr Schwerpunkt mit dem zeitlichen Mittelwert der auszugleichenden Kraft zusammenfällt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Aucführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Radialkolbenmaschine;

Fig. 2 eine Abwicklung des Steuerzapfens der Radialkolbenmaschine nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1;

Fig.3 eine Abwandlung des Steuerzapfens nach der F i g. 2 in einer Abwicklung;

Fig.4 bis 7 Abwicklungen von Steuerzapfen für Radialkolbenmaschinen mit gleichbleibender Richtung der Exzentrizität des Hubrings und wechselnder Drehrichtung;

Fig.8 und 9 Abwicklungen von Steuerzapfen für Radialkolbenmaschinen mit gleichbleibender Drehrichtung und wechselnder Richtung der Exzentrizität des Hubrings;

Fig. 10 und 11 Abwicklungen von Steuerzapfen für Radialkolbenmaschinen mit gleichbleibender Richtung der Exzentrizität des Steuerzapfens und gleichbleibender Hochdrucksteueröffnung;

Fig. 12 und 13 eine zweite Abwandlung des Steuerzapfens nach der Fig. 2 in der Abwicklung und im Schnitt.

Die Radialkolbenmaschine nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 und 2 besitzt ein Gehäuse 1, das von einem Gehäusedeckel 2 verschlossen ist. Im Gehäusedeckel 2 ist in einer Bohrung 3 ein Steuerzapfen 4 fest angeordnet, auf dem ein Zylinderkörper 5 drehbar geführt ist. Ein am Zylinderkörper 5 ausgebildeter Wellenzapfen 7 dient zum Antrieb der Maschine beim

so Pumpbetrieb und zum Abtrieb beim Motorbetrieb. Im Zylinderkörper 5 sind radial verlaufende, als Stufenboh rungen ausgebildete Zylinderbohrungen 8 angeordnet, in denen Kolben 9 dicht und gleitend geführt sind, welche sich mit Gleitschuhen 10 auf einem Hubring 11 abstützen. Die Zylinderbohrungen 8 gehen mit einer Schulter 12 in Mündungen 13 über. Am Hubring 11 ist eine Stellmutter 14 befestigt, in die eine Stellspindel 15 eingreift, welche in einer Gehäusekonsole 16 gelagert ist und mit einem Handrad 17 betätigt wird. Eine Druckfeder 18 übt eine Rückstellkraft auf den Hubring 11 aus. Durch dessen radiale Verschiebung kann der Kolbenhub verändert werden.

Am Steuerzapfen 4 sind zwei einander diametral gegenüberliegende, mit den Mündungen 13 der Zylinderbohrungen 8 zusammenwirkende, schlitzartige Steueröffnungen 19, 20 ausgebildet, die sich in Umfangsrichtung des Steuerzaofens erstrecken und in die je eine Bohrung 21, 22 für den Zu- und Abfluß des

Druckmittels mündet. Weitere Einzelheiten des Steuerzapfens zeigt die Fig. 2 in einer Abwicklung. Die die Niederdrucksteueröffnung bildende Steueröffnung 19 und die die Hochdrucksteueröffnung bildende Steueröffnung 20 sind durch Stege 23, 24 voneinander getrennt. Bei der gegebenen Drehrichtung A des Zylinderkörpers 5 im Pumpbetrieb liegt der Steg 23 dem äußeren Totpunkt, der Steg 24 dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüber.

Beiderseits der Hochdrucksteueröffnung 20 ist je eine Nut 25, 26 ausgebildet, die von der Milte des Steges 23 betrachtet, zunächst bis zur Mitte des Steges 24 verläuft, wobei der Abstand zwischen den Nuten 25, 26 linear zunimmt. Auf der Mitte des Steges 24 gehen die beiden Nuten 25,26 in einen axialen Verlauf über, wobei sich ihr Abstand wieder bis auf den Abstand in der Mitte der Steueröffnung 20 verringert. Dann verlaufen sie mit gleichbleibendem Abstand parallel zur Niederdrucksteueröffnung 19 bis zur Mitte des Steges 23, wo sie in axialer Richtung auf den Ausgangswert zusammenlaufen, so daß die Nuten 25, 26 in sich geschlossen sind. Zwischen der Hochdrucksteueröffnung 20 und den Nuten 25, 26 eingeschlossene Dichtstege 27, 28 haben die Form eines Trapezes, zwischen der Niederdrucksteueröffnung 19 und den Nuten 25, 26 eingeschlossene Dichtstege 29,30 haben eine rechteckige Form. Auf den den Steueröffnungen 19, 20 abgewandten Seite der Nuten 25, 26 befinden sich in sich geschlossene Tragstege 31,32.

Von der Hochdrucksteueröffnung 20 fließt Druckmittel im Spalt zwischen Steuerzapfen 4 und Zylinderkörper 5 zu den Nuten 25, 26 ab. Dabei bauen sich über den Dichtstegen 27, 28 beiderseits der Hochdruckstcucröffnung 20 Druckfelder hoher Tragfähigkeit auf. Infolge der Trapezform der Dichtstege 27, 28 ist der Schwerpunkt der Druckfelder von der Mitte der Hochdrucksteueröffnung 20 in Richtung des Steges 24, der dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüberliegt, verschoben. Von den Nuten 25,26 fließt das Druckmittel im Spalt zum Gehäuseinnern und, sofern der Druck in der Niederdrucksteueröffnung unter dem der Nuten liegt, auch zu dieser ab. Dabei wird der Nutdruck bis auf den dort herrschenden Druck abgebaut. Über den Tragstegen 31, 32 und den Dichtstegen 29,30 entstehen dadurch weitere Druckfelder, deren Tragkraft wesentlich geringer ist als die der Druckfelder über den Dichtstegen 27, 28. Diese Druckfelder kompensieren sich weitgehend, so daß der Angriffspunkt der aus allen Druckfeldern am Steuerzapfen resultierenden Kraft nahezu mit dem Schwerpunkt der Druckfelder über den Dichtstegen 27,28 zusammenfällt.

Durch eine geeignete Anordnung der Nuten 25, 26 und damit verbunden, die Bemessung der Druckfelder, erreicht man, daß der Mittelwert der eingang? beschriebenen, den Steuerzpafen 4 belastenden Kraft von der resultierenden Kraft der Druckfelder ausgeglichen wird.

Diese Ausbildung des Steuerzapfens 4 ist nur anwendbar für Maschinen, bei denen Hochdruck- und Niederdruckseite und der innere Totpunkt der Kolbenbewegung nicht wechseln.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig.3 zeigt ebenfalls einen Steuerzapfen für eine Maschine, bei der Hochdruck- und. Niederdruckseite und der innere Totpunkt der Kolbenbewegung nicht wechseln.

Am Steuerzapfen 35 sind eine Hochdrucksteueröffnung 36 und eine Niederdrucksteueröffnung 37 ausgebildet, die durch Stege 38,39 gelrennt sind. Bei der gegebenen Drehrichtung A des Zylinderkörpers im Pumpbetrieb der Maschine liegt der Steg 38 dem äußeren Totpunkt, der Steg 39 dem inneren Totpunk der Kolbenbewegung gegenüber. Von der Mitte des Steges 38 gehen zwei sich in Drehrichtung A des Zylinderkörpers erstreckende, zu den Steueröffnungen 36,37 symmetrisch angeordnete Nuten 40,41 aus,deren Abstand zueinander bis zur Mitte der Steueröffnung 36

ίο konstant bleibt. Dort laufen sie zunächst in axialer Richtung auseinander, um dann in gleicher Umfangsrichtung mit gleichbleibendem Abstand weiter bis zur Mitte des Steges 39 zu verlaufen. Dort verringern die Nuten 40, 41 durch axialen Verlauf ihren Absland auf einen Wert, der c'.wa in der Mitte zwischen den beiden zuvor erreichten Werten liegt. Danach verlaufen sie weiter in Umfangsrichtung parallel zur Niederdruck steueröffnung 37 mit gleichbleibendem Abstand bis zur Mitte des Steges 38, wo sie in axialen Verlauf übergehen und in die Ausgangsstellung einmünden, so daß die Nuten in sich geschlossen sind. Zwischen den Nuten 40, 41 und der Niederdrucksteueröffnung sind Dichtstege 42, 43 gleichbleibender Breite und zwischen den Nuten 40, 41 und der Hochdrucksteueröffnung 36 sind Dichlstege 44,45 abgestufter Breite eingeschlossen. An den den Steueröffnungen abgewandten Seiten der Nuten 40,41 sind in sich geschlossene Tragstege 46, 47 ausgebildet.

Durch die stufenweise Verbreiterung der Dichtstege 44, 45 beiderseits der Hochdrucksteueröffnung 36 wird der Schwerpunkt der Druckfelder über diesen von der Mitte der Hochdrucksteueröffnung 36 in Richtung zum Steg 39 verschoben. Der Steuerzapfen entspricht daher im Funktionsverhalten dem des Ausführungsbeispiels nach der F i g. 2.

Das Ausführungsbeispiel nach der F i g. 4 zeigt einen Steuerzapfen für eine Radialkolbenmaschine, bei der Hoch- und Niederdrucköffnung vertauscht werden können, aber die Richtung der Exzentrizität de Zylinderkörpers gleichbleibt.

Am Steuerzapfen 50 sind zwei durch Stege 51, 52 getrennte Steueröffnungen 53, 54 ausgebildet. Unabhängig von der Drehrichtung des Zylinderkörpers liegt der Steg 51 dem äußeren Totpunkt, der Steg 52 dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüber. Von der Mitte des Steges 51 gehen zwei Nuten 55,56 aus, die symmetrisch zur Steueröffnung 54 bis zur Mitte des Steges 52 verlaufen und dabei ihren Abstand zueinander stetig vergrößern. Von dort verlaufen sie weiter in Umfangsrichtung symmetrisch zur anderen Steueröffnung 53 zum Steg 51 zurück, wobei sie ihren Abstand wieder stetig bis auf den Ausgangswert verringern und in die Ausgangsstellung einmünden, so daß die Nuten in sich geschlossen sind. Zwischen den Nuten 55, 56 und der Steueröffnung 53 sind Dichtstege 57,58 eingeschlossen, ebenso sind zwischen der Steueröffnung 54 und den Nuten 55, 56 Dichtstege 59, 60 eingeschlossen. Diese Dichtstege 57 bis 60 haben in der Abwicklung die Form eines Trapezes. Auf den den Steueröffnungen 53, 54

M) abgewandten Seiten der Nuten verbleiben in sich geschlossene, über den ganzen Umfang erstreckende Tragstege 61,6Z

Abhängig von der Drehrichtung des Zylinderkörpers der Maschine kann sowohl die Steueröffnung 53 als auch die Steueröffnung 54 die Hochdrucksteueröffnung sein. Das von der jeweiligen Hochdrucksteueröffnung im Spalt zwischen Zylinderkörper und Steuerzapfen 50 zu den Nuten 55, 56 abfließende Druckmittel bewirkt

über den Dichtstegen beiderseits der jeweiligen Hochdrucksteueröffnung den Aufbau von Druckfeldern hoher Tragfähigkeit, deren Schwerpunkt von der Mitte der Hochdrucksteueröffnung in Richtung zu dem Steg 52, der dem inneren Totpunkt der Kolbcnbewegung gegenüberliegt, verschoben ist. Durch den Abfluß des Druckmittels von den Nuten weiter zum Gehäuseinnern der Maschine werden auch über den Tragstegen 61, 62 außerdem über den Stegen 51, 52 und, wenn der Druck in den Nuten 55,56 über dem Saugdruck liegt, auch über den Dichtstegen beiderseits der Saugsteueröffnung Druckfelder geringerer Tragfähigkeit aufgebaut. Diese Druckfelder geringerer Tragfähigkeit gleichen sich in ihrer Wirkung weitgehend aus, wie leicht einzusehen ist, so daß der Angriffspunkt der resultierenden Kraft aus allen Druckfeidern am Steuerzapfen nur wenig gegenüber dem Schwerpunkt der Druckfelder hoher Tragfähigkeit über den Stegen beiderseits der Hochdrucksteueröffnung verschoben ist. Die den Steuerzapfen belastende Kraft fällt im Mittelwert annähernd mit der resultierenden Druckkraft zusammen und wird von dieser ausgeglichen.

Der Kräfteausgleich ist bei dieser Ausbildung des Steuerzapfens unabhängig davon, welche der beiden Steueröffnungen Hoch- oder Niederdrucksteueröffnung ist.

Der Steuerzapfen nach dem Ausführungsbeispiel der rig. 5 ist für denselben Verwendungszweck vorgesehen wie der Steuerzapfen nach der Fig.4 und weicht gegenüber diesem durch anders ausgebildete Dichtstege ab.

Am Steuerzapfen 65 sind zwei durch Stege 66, 67 getrennte Steueröffnungen 68, 69 ausgebildet, die abwechselnd Hoch- oder Nicdcrdruckstcueröffnung sein können. Unabhängig davon liegt stets der Steg 66 dem äußeren Totpunkt und der Steg 67 dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüber. Von dem Steg 66 gehen zwei Nuten 70, 71 aus, die sich symmetrisch zu den Steueröffnungen 68, 69 in Umfangsrichtung erstrecken. Die Nuten 70, 71 sind, in der Abwicklung des Steuerzapfens von der zwischen ihnen eingeschlossenen Fläche des Steges 66 betrachtet, konvex gekrümmte Kreisbögen, die in der Mitte der Steueröffnungen 68, 69 etwa tangential in Kreisbögen übergehen, die von dem Steg 67 betrachtet, konkav gekrümmt sind. Die Nuten sind also in sich geschlossen und die in Axialrichtung des Steuerzapfens gemessene Breite des Steges 66 zwischen den Nuten 70, 71 ist kleiner als die Breite des Steges 67. Zwischen der Steueröffnung 68 und den Nuten 70, 71 sind Dichtstege 72, 73, und zwischen der Steueröffnung 69 und den Nuten 70, 71 Dichtstege 74, 75 eingeschlossen, deren Breite zum Steg 67 hin zunimmt. Auf den den Steueröffnungen 68, 69 abgewandten Seiten der Nuten 70, 71 sind in sich geschlossene, über ganzen Steuerzapfenumfang erstreckende Tragstege 76, 77 ausgebildet.

Die Wirkungsweise des Kräfteausgleichs am Steuerzapfen entspricht ganz dem des Ausführungsbeispiels nach der F i g. 4.

Die Nuten 70, 71 können ebensogut eine Sinuskurve darstellen, die etwa den gleichen, zuvor beschriebenen Verlauf hat. Die Wirkungsweise des Kräfteausgleichs entspräche dem obigen Beispiel.

Am Steuerzapfen 80 nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 6, der für den gleichen Verwendungszweck vorgesehen ist wie der Steuerzapfen nach der Fig.4, sind zwei durch Stege 81,82 getrennte Steueröffnungen 83, 84 ausgebildet, die abwechselnd Hoch- oder Niederdrucksteueröffnungen sein können.

Unabhängig davon liegt der Steg 81 stets dem äußeren Totpunkt und der Steg 82 dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüber. Von dem Steg 81 gehen zwei Nuten 85, 86 aus, die sich symmetrisch zur Steueröffnung 84 in Richtung /um gegenüberliegenden Steg 82 erstrecken und deren Abstand zueinander bis zur Mitte der Steueröffnung 84

κι unverändert bleibt. Dort laufen sie in axialer Richtung auseinander und vergrößern ihren Abstand, um danach mit dem vergrößerten Abstand weiter in Umfangsrichtung über den Steg 82 hinaus bis zur Mitte der Steueröffnung 83 zu verlaufen. Dann gehen die Nuten

Η 85, 86 wieder in einen axialen Verlauf über und verringern ihren gegenseitigen Abstand auf den Ausgangswert, worauf sie in Umfangsrichtung bis zum Steg 81 weiterlaufen, so daß sie in sich geschlossen sind. Zwischen der Steueröffnung 83 und den Nuten 85, 86 sind Dichtstege 87, 88 und zwischen der Steueröffnung 84 und den Nuten 85, 86 sind Dichtstege 89, 90 eingeschlossen, deren Breite in dem an den Steg 82 angrenzenden Längenabschnitt stufenförmig zunimmt. Auf den den Steueröffnungen 83, 84 abgewandten Seiten der Nuten 85, 86 sind in sich geschlossene, über den ganzen Steuerzapfenumfang sich erstreckende Tragstege 91,92 ausgebildet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Schwerpunkt der Druckfelder hoher Tragfähigkeit beiderseits der jeweiligen Hochdrucksteueröffnung ebenfalls von der Mitte der Hochdrucksteueröffnung in Richtung des Steges 82 verschoben. Die Wirkungsweise des Kräfteausgleichs am Steuerzapfen 80 stimmt mit dem des Ausführungsbeispiels nach der F i g. 4 überein.

Am Sleuerzapfen 95 nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7, der wiederum für eine solche Maschine vorgesehen ist wie der Steuerzapfen nach der Fig. 4, sind zwei durch Stege 96,97 getrennte Steueröffnungen 98, 99 ausgebildet, die sowohl die Hoch- als auch die Niederdrucksteueröffnung sein können. Unabhängig davor, liegt stets der Steg 96 dem äußeren Totpunkt, der Steg 97 dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüber. Von der Mitte des Stegs 96 gehen zwei sich in Richtung des Steges 97 symmetrisch zu den Steueröffnungen erstreckende Nuten 100, 101 aus. deren Abstand zueinander bis zum Anfang der Steueröffnung 99 konstant bleibt und sich dann stetig bis zu deren Ende vergrößert. Von dort an bleibt der Abstand der Nuten über die ganze Breite des Steges 97 gleich bis zum Beginn der Steueröffnung 98. von wo an sich dieser stetig wieder bis zum Ende der Steueröffnung 98 auf den Ausgangswert verringert. Dann laufen die Nuten wieder mit gleichbleibendem Abstand in die Ausgangsstellung ein, so daß sie in sich geschlossen sind.

Zwischen der Steueröffnung 98 und den Nuten 100,101 sind Dichtstege 102, 103 und zwischen der Steueröffnung 99 und den Nuten 100,101 sind Dichtstege 104,105 eingeschlossen, die in der Abwicklung die Form eines Trapezes haben, dessen große Grundseite an den Steg 97 grenzt. Auf den den Steueröffnungen 98, 99 abgewandten Seiten der Nuten 100, 101 sind in sich geschlossene, über den ganzen Steuerzapfenumfang erstreckende Tragstege 106,107 ausgebildet.

Auch bei diesem Steuerzapfen ist der Schwerpunkt der Druckfelder hoher Tragfähigkeit beiderseits der jeweiligen Hochdrucksteueröffnung von der Mitte einer Steueröffnung in Richtung zum Steg 97 verschoben. Die Wirkungsweise des Kraftausgleichs am Steuerzapfen 95

stimmt mit dem des Ausführungsbeispicls nach der F i g. 4 überein.

Der Steiierzapfen 110 nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 8 ist für eine Radialkolbenmaschine mit gleichbleibender Drehrichtung und wechselnder Exzentrizität des Hubrings vorgesehen.

Am Steuerzapfen 110 sind zwei durch Stege 111, 112 getrennte Steueröffnungen 113,114 ausgebildet. Abhängig von der Exzentrizität des Hubrings liegt der Steg 111 oder der Steg 112 dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüber. Von dem Steg 111 gehen zwei in Drehrichtung A des Zylinderkörpers beim Pumpbetrieb verlaufende, symmetrisch zu den Steuer-Öffnungen 113, 114 angeordnete Nuten 115, 116 aus, deren Abstand zueinander sich bis zum gegenüberliegenden Steg 112 stetig vergrößert. Auf der Mitte des Sieges 112 laufen die Nuten in axialer Richtung so weit zusammen, daß ihr Abstand auf den Ausgangswert auf dem Steg 111 abnimmt. Danach verlaufen sie weiter in Drehrichtung A des Zylinderkörpers, wobei sich ihr gegenseitiger Abstand wieder bis zur Mitte des Steges 111 stetig bis auf den auf dem Steg 112 erreichten größten Abstand vergrößert. Anschließend laufen die Nuten wieder in axialer Richtung zusammen und münden in die Ausgangsstellung ein, so daß sie in sich geschlossen sind. Zwischen der Steueröffnung 113 und den Nuten 115, 116 sind Dichtstege 117, 118 und zwischen der Steueröffnung 114 und den Nuten 115,116 sind Dichtstege 119,120 eingeschlossen, deren Breite in der Drehrichtung A stetig zunimmt. Auf den den Steueröffnungen 113, 114 abgewandten Seiten der Nuten 115, 116 verbleiben in sich geschlossen, sich über den ganzen Steuerzapfenumfang erstreckende Tragstege 121,122.

Ist die Steueröffnung 114 die Hochdrucksleueröffnung der Maschine und liegt der Steg 112 dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüber, dann entspricht der Ablauf und die Wirkungsweise des Kräfteausgleichs am Steuerzapfen 110 etwa dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2. Im Gegensatz zu diesem ist der Verlauf der Nuten 115,116 beiderseits der beiden Steueröffnungen gleich. Dadurch wird ein Kräfteausgleich in der gleichen Art und Wirkungsweise wie zuvor auch dann erzielt, wenn bei gleichbleibender Drehrichtung des Zylinderkörpers die Steueröffnung 113 die Hochdrucksteueröffnung ist und der Steg 111 dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüberliegt.

Am Steuerzapfen 125 nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 9, der ebenfalls für eine Radialkolbenmaschine mit wechselnder Exzentrizität des Hubrings bei gleichbleibender Drehrichtung vorgesehen ist, sind zwei durch Stege 126, 127 getrennte Steueröffnungen 128, 129 ausgebildet. Abhängig von der Stellung des Hubrings der Maschine liegt der Steg 126 oder der Steg 127 dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüber. Von der Mitte des Stegs 126 gehen zwei in Richtung zum Steg 127 verlaufende, symmetrisch zu den Steueröffnungen 128, 129 angeordnete Nuten 130, 131 aus, deren Abstand zueinander bis zur Mitte der Steueröffnung 129 gleichbleibt und dort durch axialen Verlauf sich vergrößert. Die Nuten 130, 131 laufen mit dem neuen Abstand bis zur Mitte des Steges 127, wo sie wieder in axialer Richtung bis auf den Ausgangswert zusammenlaufen, um dann weiter in Umfangsrichtung bis zur Mitte der Steueröffnung 128 zu führen. Dort laufen sie in axialer Richtung auseinander, bis ihr Abstand so groß ist wie in der Mitte der Steueröffnung 129, danach verlaufen sie weiter in Umfangsrichtung bis zur Mitte des Steges 126, wo sie wiederum axial zusammenlaufen und in die Ausgangsstellung einmünden, so daß sie in sich geschlossen sind.

Zwischen der Steueröffnung 128 und den Nuten 130, 131 sind Dichtstege 132, 133 eingeschlossen, die von der Mitte der Steueröffnung 128 bis zum Steg 126 verbreitert sind. Ebenso sind zwischen der Steueröffnung 129 und den Nuten 130, 131 Dichtstege 134, 135

ίο eingeschlossen, die von der Mitte der Steueröffnung 129 bis zum Steg 126 verbreitert sind. Auf den den Steueröffnungen abgekehrten Seiten der Nuten 130, 131 erstrecken sich in sich geschlossene Tragsiege 136, 137 von abgestufter Breite über den ganzen Steuerzapfenumfang. Ist die Steueröffnung 129 die Hochdrucksteueröffnung der Maschine und liegt der Steg 127 dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüber, dann entspricht die Wirkungsweise des Kräfteausgleichs der der Anführungsbeispiele 2 und 3. Im Gegensalz zu diesen sind jedoch die Nuten 130, 131, die Dichtstege und Tragstege im Bereich der beiden Steueröffnungen 128 und 129 vollkommen gleich ausgebildet. Ändert sich die Exzentrizität des Hubrings, so daß die Steueröffnung 128 zur Hochdrucksteueröffnung wird und der Steg 126 jetzt dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüberliegt, dann erfolgt der Kräfteausgleich in der gleichen Weise wie zuvor.

Der Steuerzapfen nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 ist für eine Maschine vorgesehen, bei der Druck- und Saugseite sowie der innere Totpunkt der Kolbenbewegung ihre Position nicht wechseln. Am Steuerzapfen 140 sind durch zwei Stege 141, 142 getrennte Steueröffnungen 143, 144 ausgebildet. Die Breite der die Hochdrucksteueröffnung bildende Steueröffnung 144 nimmt in Richtung des Steges 142, der dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüberliegt, stetig zu, die Breite der die Niederdrucköffnung bildenden Steueröffnung 143 bleibt konstant. Zwei in sich geschlossene Nuten 145,146 sind symmetrisch zu den Steueröffnungen angeordnet und laufen mit gleichbleibendem Abstand zueinander um den Steuerzapfen. Zwischen der Niederdrucksteueröffnung 143 und den Nuten 145, 146 sind Dichtstege 147, 148 von gleichbleibender Breite eingeschlossen, ebenso sind zwischen der Hochdrucksteueröffnung 144 und den Nuten 145, 146 Dichtstege 149, 150 eingeschlossen, deren Breite zum Steg 142 hin stetig abnimmt. Auf den den Steueröffnungen 143, 144 abgekehrten Seiten der Nuten 145, 146 erstrecken sich in sich geschlossene Tragstege 151,152 von gleichbleibender Breite über den ganzen Umfang des Steuerzapfens.

Auf die Wandung der Bohrung des Zylinderkörpers, die sich über der Hochdrucksteueröffnung 144 befindet, wirkt eine Druckkraft, deren Angriffspunkt von der Mitte der Hochdrucksteueröffnung 144 zum Steg 142 verschoben ist Durch das vornehmlich von der Hochdrucksteueröffnung 144 abfließende Druckmittel werden über den Stegen 141, 142, den Dichtstegen 147 bis 150 sowie durch das zu den Nuten 145,146 gelangte Druckmittel und von da zum Gehäuseinnern abfließende Druckmittel über den Tragstegen 151,152 Druckfelder aufgebaut, deren Tragfähigkeit im Vergleich zu der oben beschriebenen Druckkraft geringer ist und die sich in ihrer Wirkung infolge der annähernd symmetrischen Anordnung auf dem Steuerzapfen 140 weitgehend selbst aufheben. Die resultierende Kraft aus den Druckfeldern und der Druckkraft über die Fläche der Hochdrucksteueröffnung 144 fällt deshalb nahezu mit

dieser Druckkraft zusammen. Bei richtiger Bemessung der Hochdrucksteueröffnung erreicht man, daß diese resultierende Kraft die den Steuerzapfen belastende und eingangs beschriebene Kraft annähernd ausgleicht. Dieser weitgehende Kräfteausgleich wird wieder mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand erzielt.

Der .Steuerzapfen 155 nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 11 unterscheidet sich gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 10 durch eine andere Form des Hochdrucksteuerschlitzes. Gleiche Teile sind mit ni den gleichen Ziffern wie zuvor bezeichnet.

Am Steuerzapfen 155 ist eine Hochdrucksteueröffnung 156 ausgebildet, die auf einem Längenabschnitt, der an den dem inneren Totpunkt gegenüberliegenden Steg 142 angrenzt, wesentlich breiter ist als auf dem restlichen Längenabschnitt. Zwischen den Nuten 145, !46, die symmetrisch zu den .Steueröffnungen angeordnet sind, und der Hochdrucksteueröffnung 156, sind Dichtstege 157, 158 eingeschlossen, deren Breite stufenförmig dort abnimmt, wo die Breite der Hochdrucksteueröffnung zunimmt. Der übrige Aufbau des Steuerzapfens stimmt mit dem des Ausführungsbeispiels nach der Fi g. 10 überein.

Ebenso stimmt die Wirkungsweise des Kräfteausgleichs am Steuerzapfen, der mit dieser Form der Hochdrucksteueröffnung erzielt wird, mit der des Ausführungsbeispiels nach der Fig. 10 überein.

Der Steuerzapfen 160 nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 12 und 13 zeigt in Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach der Fig. 2 einen anderen Verlauf der Nuten, wobei die Fig. 13 einen Schnitt entlang der Nuten 161,163 der Fig. 12 darstellt. Gleiche Teile sind mit den gleichen Ziffern wie zuvor bezeichnet.

Beiderseits der Hochdrticksteueröffnung 20 sind sich in Umfangsrichtung etwa in deren Bereich erstreckende Nuten 161, 162 ausgebildet, deren Abstand sich in Drehrichtung A zum Steg 24 hin stetig vergrößert. Beiderseits der Niederdrucksteueröffnung 19 ausgebildete Nuten 163, 164 haben einen gleichbleibenden Abstand. Die auf der gleichen Seite der Steueröffnungen 19, 20 liegenden Nuten 161, 163 bzw. 162, 164 sind jeweils durch einen Kanal 165 bzw. 166 (F^rig. IJ) miteinander verbunden. Dadurch herrscht in den Nuten 161, 163 bzw. 162, 164 der gleiche Druck. Auf der den Steueröffnungen 19, 20 abgewandten Seite der Nuten 161 bis 164 befinden sich in sich geschlossene, sich in Umfangsrichtung erstreckende Tragstege 167, 168. Der übrige Aufbau entspricht dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2. Die Wirkungsweise des Kräfteausgleichs entspricht ganz der des Ausführungsbeispiels nach der Fig. 2.

Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 12 und 13 lassen sich auch die Ausführungsbeispiele der F i g. 3 bis 9 so abwandeln, daß die Nuten beiderseits der Steueröffnung nicht in sich geschlossen sind, sondern nur etwa im Bereich der Steueröffnungen den gezeigten Verlauf haben. Die auf der gleichen Seite der Steueröffnungen liegenden Nuten wären dann durch einen Kanal miteinander verbunden, so daß ein Druckausgleich zustande käme. Die Wirkungsweise des Kräfteausgleichs entspräche ebenfalls diesen Ausführungsbeispielen 3 bis 9.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Hydrostatische Radialkolbenmaschine mit einem Zylinderkörper mit sternförmig angeordneten. Kolben aufnehmenden Zylinderbohrungen, die auf exzentrischen und kreisförmigen Führungsbahnen sich bewegende Kolben aufnehmen und der Zylinderkörper auf einem Steuerzapfen rotiert, an dem wenigstens zwei einander gegenüberliegende, mit den Zylinderbohrungen zusammenwirkende und durch Querstege getrennte. Hoch- und Niederdruckseite bildende Steueröffnungen ausgebildet sind, wobei sich beiderseits der Steueröffnungen in Umfangsrichiung erstreckende, in sich geschlossene Nuten befinden, so daß zwischen den Steueröffnun- is gen und den Nuten Dichtstege verbleiben, über denen im Spalt zwischen Zylinderkörper und Steuerzapfen Druckfelder ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfelder in Umfangsrichtung des Steuerzapfens eine sich ändernde Breite haben und deren Schwerpunkt etwa mit dem Angriffspunkt der den Steuerzapfen belastenden Kraft zusammenfällt.

2. Radialkolbenmaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der von den Nuten und den Steueröffnungen begrenzten Dichtstege in Umfangsrichtung des Steuerzapfens sich verändert, und daß, wie an sich bekannt, die Breite der Steueröffnungen in Umfangsrichtung gleich bleibt und Druckfelder hoher Tragfähigkeit sich im wesentlichen über den Dichtstegen beiderseits der Hochdrucksteueröffnung aufbauen.

3. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abstand der Nuten (25, 26) zwischen den Mitten der Querstege (23, 24) auf der Hochdruckseite in Richtung zu dem dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüberliegenden Steg (24) stetig vergrößert, während der Abstand der Nuten (25,26) auf der Niederdruckseite unverändert ist (F ig. 2).

4. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (40, 41) beiderseits der Hochdrucksteueröffnung (36), von der Mitte des dem äußeren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüberliegenden Quersteg (38) ausgehcnd einen zunächst gleichbleibenden und etwa in der Mitte der Hochdrucksteueröffnung sich stufenförmig vergrößernden und danach wieder bis zur Mitte des dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüberliegenden Quersteges (39) gleichbleibenden Abstand zueinander haben, der größer ist als der ebenfalls gleichbleibende Abstand der Nuten (40,41) beiderseits der Niederdrucksteueröffnung (37) (F ig. 3).

5. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Nuten (55, 56) zueinander von der Mitte des Quersteges (51), der dem äußeren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüberliegt, bis zur Mitte des Quersteges (52), der dem inneren Totpunkt gegenüberliegt, ω stetig zunimmt., und von da wieder bis zur Mitte des Sieges (51), der dem äußeren Totpunkt gegenüberliegt, stetig auf den Ausgangswert abnimmt (F i g. 4).

6. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abwicklung des f>5 Steuerzapfens die Nuten (70, 71) etwa tangential ineinander übergehende Kreisbögen sind, die von der zwischen ihnen eingeschlossenen Fläche betrachtet auf dem Quersteg (66), der dem äußeren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüberliegt, konvex gekrümmt sind und auf dem Quersteg (67), der dem inneren Totpunkt gegenüberliegt, konkav gekrümmt sind, so daß in axialer Richtung der Quersteg (67) gegenüber dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung breiter ist als der Quersteg (66) gegenüber dem äußeren Totpunkt und die Dichtstege (72 bis 75) annähernd die Form eines Trapezes haben (F i g. 5).

7. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abwicklung des Steuerzapfens die Nuten (70,71) Sinuslinien sind, die von der zwischen ihnen eingeschlossenen Räche betrachtet, auf dem Quersteg (66), der dem äußeren Totpunkt der Kolbenstange gegenüberliegt, konvex gekrümmt sind und auf dem Quersteg (67), der dem inneren Totpunkt gegenüberliegt, konkav gekrümmt sind, so daß in axialer Richtung der Quersteg (67) gegenüber dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung breiter ist als der Quersteg (66) gegenüber dem äußeren Totpunkt und die Dichtstege annähernd die Form eines Trapezes haben (Fig. 5).

8. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Nuten (85, 86) zueinander, ausgehend etwa von der Mitte des Quersteges (81), der dem äußeren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüberliegt, in Richtung des dem inneren Totpunkt gegenüberliegenden Quersteges (82), etwa bis zur Mitte einer Steueröffnung (84) gleichbleibt, sich dann sprunghaft vergrößert und dieser Abstand über den dem inneren Totpunkt gegenüberliegenden Steg (82) hinaus etwa bis zur Mitte der anderen Steueröffnung (83) gleichbleibt, worauf er sich wieder sprunghaft auf den ursprünglichen Wert verringert und bis zum Quersteg, der dem äußeren Totpunkt gegenüberliegt, beibehält (F ig. 6).

9. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Nuten (100, 101) auf dem Steg (96), der dem äußeren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüberliegt, konstant bleibt und dann im Bereich der einen Steueröffnung (99) in Richtung zu dem dem inneren Totpunkt gegenüberliegenden Quersteg (97) stetig zunimmt, daß auf diesem Quersteg (97) der größere Abstand wiederum unverändert bleibt und in Richtung zu dem dem äußeren Totpunkt gegenüberliegenden Quersteg (96) der Abstand im Bereich der anderen Steueröffnung (98) sich wieder stetig bis auf den ursprünglichen Wert verringert (F i g. 7).

10. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dei Abstand der Nuten (115, 116) etwa von der Mitte des einen Quersteges

(111) bis etwa zur Mitte des anderen Quersteges

(112) zwischen den Steueröffnungen sich in Drehrichtung des Zylinderkörpers beim Pumpbetrieb stetig vergrößert, daß der Abstand sich dort sprunghaft auf den ursprünglichen Wert verringert, um dann bis etwa zur Mitte des ersten Quersteges (111) wieder stetig zuzunehmen (F i g. 8).

11. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Nuten (130, 131) in Drehrichtung des Zylinderkörpers im Pumpbetrieb, etwa von der Mitte des einen Quersteges (126) ausgehend, bis etwa zur Mitte der folgenden Steueröffnung (129) gleichbleibt, sich dann stufenförmig vergrößert und dann etwa bis zur

Mitte des anderen Quersteges (127) wieder gleichbleibt, wo dieser Abstand der Nuten sich stufenförmig auf den ursprünglichen Wert verringert und dann wiederum bis etwa zur Mitte der folgenden Steueröffnungen (128) unverändert bleibt, sich darauf wieder stufenförmig vergrößert und dann konstant bleibt bis zum erstgenannten Steg (126) um dort in die Ausgangsstellung einzumünden (F i g. 9).

12. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdrucksteueröffnung (144) in Richtung des Quersteges (142), der dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüberliegt, sich stetig verbreitert, und daß die Ringnuten, wie an sich bekannt stets gleichen Abstand haben (F i g. 10).

13. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdrucksteueröffnung (156) in dem Längenabschnitt der an den dem inneren Totpunkt der Kolbenbewegung gegenüberliegenden Quersteg (142) angrenzt, breiter ist als im anderen Längenabschnitt und der Obergang stufenartig erfolgt, und daß die Ringnuten, wie an sich bekannt, stets gleichen Abstand haben (F i g. 11).