DE2551033B2 - Hydrostatische Radialkolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Radialkolbenmaschine mit umlaufendem Zylinderstern und einem dem An- und Abtrieb dienenden Kolbenführungsring, auf dem jedem Kolben zugeordnete und polygonariig angeordnete, ebene Auflageflächen für sphärisch in den Kolben gelagerte und sich hydrostatisch abstützende Kolbenschuhe ausgebildet sind, und wobei eil : den Zylinderstern mit dem Kolbenführungsring synchronisierende Koppelungseinrichtung vorgesehen ist.

Eine hydrostatische Radialkolbenmaschine dieser Gattung ist durch die DE-PS 8 37 206 bekannt geworden. Dabei dient die Koppelungseinrichtung der gegenseitigen Koordination der verschiedenen bewegten Teile innerhalb dieser Maschine. Bei von außen aufgezwungenen Stoßbelastungen muß die Koppelungseinrichtung die zwischen Kolbenführungsring und Kolben und Zylinderstern relativ auftretenden Massenkräfte aufnehmen. Die bislang bekannten Koppelungseinrichtungen können bei großen externen positiven oder negativen Beschleunigungssprüngen (Stoßbelastungen) beschädigt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer hydrostatischen Radialkolbenmaschine nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches die Koppelungseinrichtung gegen überhöhte Stoßbelastungen zu schützen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Auflageflächen an Segmentkörpern ausgebildet sind, die frei auf einer zylindrischen Innenfläche des nicht mit der Koppelungseinrichtung verbundenen Kolbenführungsringes anliegen, und daß die Segmentkörper in beiden axialen Richtungen Führungselemente besitzen, die in Paßnuten zweier beidseitig des Zylindersterns angeordneter Mitnehmerscheiben der Koppelungseinrichtung eingreifen.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Radialkolbenmaschine,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 1,

Fig. 3 zur Hälfte eine Vorderansicht der Radialkolbenmaschine bei abgenommenem Gehäusedeckel und zur Hälfte einen Querschnitt und

Fig.4 eine vergrößerte Schnittdarstellung in der Ebene IV-IV der F ig. 3.

Auf einem exzentrischen Achsabschnitt 2a einer ί Achse 2 ist ein Zylinderstern 1 drehbar gelagert. Die Achse 2 ist auf einer Seite in einem Lager 4 gelagert, das in einen Gehäusedeckel 3 eingesetzt ist, während das andere Ende der Achse 2 in einem Lager 6 gelagert ist, das in einen Gehäusedeckel 5 eingesetzt ist Zwischen

ίο die beiden Gehäusedeckel 3 und 5 ist ein trommeiförmiger Kolbenführungsring 7 eingesetzt und mit diesen durch Schrauben 8 verbunden. Der exzentrische Achsabschnitt 2a weist in seinem Inneren in Längsrichtung verlaufend einen öleinlaßkanal 2b und einen

ölaustrittskanal 2c auf und ist ferner mit einem Paar von at, Ventilgleitnuten Id und 2e versehen, in welche der Einlaßkanal 2b bzw. der Auslaßkanal 2c mündet

In den Zylinderstern sind in Radialrichtung mehrere Zylinderkammern 9 eingearbeitet, die jeweils einen Kolben 10 und eine Feder 11 aufnehmen, welche den Kolben 10 radial nach außen drückt. Der Kopf jedes Kolbens 10 hat einen konkaven Sitz für einen konvexen Abschnitt eines Kolbenschuhs 12, dessen Außenseite, wie F i g. 2 zeigt, eben ist. Selbstverständlich kann eine

2·> derartige Gelenkverbindung zwischen dem Kopf des Kolbens und dem Kolbenschuh auch dadurch hergestellt werden, daß der konkave Sitz im KoJbenschuh und der konvexe, sphärische Abschnitt im Kopf des Kolbens vorgesehen sind. Zwischen jedem Kolbenschuh 12 und

i» der zylindrischen Innenfläche des Kolbenführungsringes ist ein Segmentkörper 13 angeordnet, dessen Außenfläche zylindrisch gekrümmt ist und frei auf den zylindrischen Innenflächen des Kolbenführungsringes 7 anliegt, während die Auflagefläche für den Kolbenschuh

J5 12 eben ist. Wie F i g. 3 zeigt, fluchtet in der oberen und in der unteren Stellung der Kolben 10 die Mitte des Segmentkörpers 13 mit der Mittelachse des Kolbens 10. An seiner ebenen Außenfläche ist in den Kolbenschuh 12 eine hydrostatische Lagertasche 12a eingearbeitet,

"" deren Fläche im wesentlichen gleich der effektiven, druckaufnehmenden Fläche des Kolbens 10 ist. Die Lagertasche 12a hat vorzugsweise eine flache Form und steht standig über einen Kanal aus einem geringen Durchmessers in dem Kolbenschuh 12 und über einen Kanal 10a im Kolben 10 mit der Zylinderkammer 9 in Verbindung, wodurch sich der in der Zylinderkammer 9

auf den Kolben 10 wirkende Öldruck auch in der Lagertasche 12a aufbauen kann.

In beiden axialen Richtungen sind an jedem

v> Segi.ientkörper 13 als Vorsprünge ausgebildete Führungselemente 13a geformt. Zu beiden Seiten des Zylindersterns 1 ist je eine Mitnehmerscheibe 14 vorgesehen, die gegenüber dem Zylinderstern 1 auf bestimmte, später noch erläuterte Weise verschieblich

v> sind. Die Mitnehmerscheiben 14 haben eine Vielzahl von Paßnuten 14a, in die die Führungselemente 13a der Segmentkörper 13 eingreifen, so daß die Segmentkörper 13 in ihrer radialen Lage gesichert und in Umfangsrichtung längs der Innenfläche des Kolbenfüh-

w> rungsringes 7 geführt sind. Die Mitnehmerscheiben 14 haben ferner eine Vielzahl von runden Führungslöchern 146, die zur Aufnahme von Führungsrollen 16 dienen, welche an den Enden von Stiften 15 gelagert sind, die in den Zylinderstern 1 eingesetzt und darin befestigt sind.

M Auf diese Weise werden die Drehbewegungen der Segmentkörper 13 und des Zylindersterns 1 synchronisiert. Der Durchmesser der Führungslöcher 14Zj ist gleich der Summe der Durchmesser der Führungsrolle

16 und der doppelten Exzentrizität, wodurch die Drehung der Mitnehmerscheiben 14 koaxial zur Drehung des Kolbenführungsringes 7 gehalten wird, während sich der Zylinderstern 1 exzentrisch dreht

Bei einer in der beschriebenen Weise aufgebauten Radialkolbenmaschine wird die Berührungsfläche zwischen den Segmentkörpern 13 und den zugehörigen Kolbenschuhen 12 ständig in rechtem Winkel zur Mittelachse des jeweiligen Kolbens 10 gehalten, wenn der Kolbenführungsring 7 und der Zylinderstern 1 im Normalbetrieb synchron miteinander gedreht werden. Es findet daher nur eine geringfügige Gleitbewegung der miteinander in Eingriff stehenden, sphärischen Flächen des Kopfes des Kolbens 10 und des Kolbenschuhs 12 gegeneinander statt, was zur Folge hat, daß kein Verschleiß aufgrund von Reibung zwischen den in Eingriff stehenden Flächen auftritt Wenn der Segmentkörper 13 die Stellung durchläuft, in der die Achse des Koibenschuhs 12 und die Mittelachse des Segmentkörperä 13 miteinander fluchten, d.h. die Stellung OA in F i g. 3, dann beginnt der Kolben 10, eine Kraftkomponentc in Umfangsrichiung auf den Segmentköiper 13 über den Kolbenschuh 12 auszuüben, so daß -ich der Segmentkörper 13 auf der Innenfläche des Kolbenführungsringes 7 bewegen möchte; eine solche Bewegung ist jedoch nicht möglich, weil die Reibungskraft zwischen dem Segmentkörper 13 und dem Koibenführungsring 7 erheblich größer is; als die erwähnte Kraftkomponente, was zur Folge hat, daß nur der Kolbenschuh 12 auf der ebenen Auflagefläche an dein Segmentkörper 13 gleitet. Dabei treten zwischen den beiden aufeinander gleitenden Flächen nur geringe Reibungskräfte auf, wobei der Verschleiß äußerst gering ist, weil der Kolbenschuh 12 eine hydrostatische Lagertasche 12a hat. Wenngleich zwischen dem Segmentkörper 13 und der Innenfläche des Kolbenführungsringes 7 bei Normalbetrieb nur eine geringfügige Gleitbewegung auftritt, so gibt es doch einen Fall, bei dem rotierende Teile in dem Kolbenführungsring 7 dazu neigen, aufgrund von Trägheitskräften ihre Drehbewegung relativ zu dem Kolbenführungsring 7 über einen bestimmten Winkelbereich fortzusetzen. Dies ist dann der Fail, wenn die Radialkolbenmaschine aus einem Betrieb mit hoher Geschwindigkeit ganz plötzlich abgebremst wird und der Öleinlaßkanal 2b und dar öljustnttskanal 2c offen sind, d. h. wenn der Kolbenführungsring 7 in seiner Rotationsbewegung durch eine äußere Faltekraft abrupt gestoppt wird. In diesem Fall überwinden die Trägheitskräfte die Reibungskraft zwischen den Segmentkörpern 13 und dem Kolbenführungsring 7. Bei einem derartigen Durchrutschen auf der Innenfläche des Kolbenführungsringes 7 wird jeder der Segmentkörper 13 in seiner Stellung relativ zu den rotierenden Teilen innerhalb der Maschine durch die Mitnehmerscheiben 14 geführt und gehalten. Bei einer

is abrupten Unterbrechung des Betriebes wird ferner Energie aufgrund der Massenkräfte der inneren, gegenüber dem Kolbenführungsring 7 beweglichen Teile durch die Gleitbewegung der Segmentkörper 13 vernichtet Damit werden Schäden an den rotierenden Teilen und insbesondere an der Koppelungseinrichtung vermieden. Ein derartiges Durchrutschen der Segmentkörper 13 auf der Innenfläche des Kolbenführungsringes 7 findet nur bei von außen aufgezwungenen Stoßbelastungen aufgrund positiver oder negativer

2^r> Beschleunigungssprünge statt.

Wie erläutert, ist die Radialkolbenmaschine so konstruiert, daß eine Gieilbewegung zwischen den ebenen Auflageflächen der Segmentkörper 13 und den Kolbenschuhen 12 unter geringem Anpreßdruck s'att-

Ki findet und daß nur geringe Gleitbewegungen an den miteinander in Eingriff stehenden, sphärischen Flächen des Kopfes des Kolbens 10 und des Kolbenschuhs 12 sowie an den aneinander anliegenden, zylindrisch gekrümmten Flächen der Segmentkörper 13 und des

!> Kolbenführungsrings 7 auftreten. Daher sind die in Eingriff stehenden Flächen nur geringem Verschleiß ausgesetzt. Da die Auflageflächen an den Segmentkörpern 13 un den Kolbenschuhen 12 eben ausgebildet sind, können diese durch Oberflächenhärtung behandelt werden, wodurch die hydrostatischen Lagerlaschen 12a sehr gut abgedichtet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hydrostatische Radialkolbenmaschine mit umlaufendem Zylinderstern und einem dem An- und Abtrieb dienenden Kolbenführungsring, auf dem jedem Kolben zugeordnete und polygonartig angeordnete, ebene Auflageflächen für sphärisch in den Kolben gelagerte und sich hydrostatisch abstützende Kolbenschuhe ausgebildet sind, und wobei eine den Zylinderstern mit dem Kolbenführungsring synchronisierende Koppelungseinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageflächen an Segmentkörpern (13) ausgebildet sind, die frei auf einer zylindrischen Innenfläche des nicht mit der Koppelungseinrichtung verbundenen Kolbenführungsringes (7) anliegen, und daß die Segmentkörper in beiden axialen Richtungen Führungselemente (13a,) besitzen, die in Faßnuten (14a^ zweier beidseitig des Zylindersterns (1) angeordneter Mitnehmerscheiben (14) der Koppelungseinrichtung eingreifen.