DE3140921A1 - Kolben und gleitschuh umfassende anordnung fuer hydraulische arbeitsgeraete - Google Patents

Description

Anmelder: Stuttgart, den 5.10.1981

POCLAIN HYDRAULICS P 4-122 S/Lö

F 60410 Verberie
Frankreich

Vertreter:

Kohler - Schwindling - Späth
Patentanwälte
Hohentwielstraße 41

7000 Stuttgart 1

Kolben und Gleitschuh umfassende Anordnung für hydraulische Arbeitsgeräte

Manche Geräte, Motoren oder Pumpen, die mit unter Druck stehenden Flüssigkeiten arbeiten, besitzen Kolben, die sich mittels Gleitschuhen an ggf. verstellbaren Sehrägscheiben abstützen. Die Verbindung zwischen Kolben und Gleitschuh ist als Kugelgelenk ausgebildet, dessen Ku-

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gelschale von dem Ende des Kolbens gebildet wird, während die Kugel von einem entsprechenden Abschnitt des Gleitschuhs gebildet wird«,

Bei bekannten Anordnungen dieser Art, wie beispielsweise der in der IR-PS 980 939 beschriebenen, ist der Gleit- · schuh mit dem Kolben durch eine Stange verbunden, die entweder fest angebracht ist und dann unter dem Einfluß der Kräfte, denen sie ausgesetzt ist, bricht, oder die mit nicht regelbarem Spiel montiert ist und dann ebenfalls sehr schnell zerstört wird.

Zum Vermeiden dieser Nachteile erscheint es angebracht, die Gleitschuhe so auszubilden, daß eine optimale Abstützung der einseinen Teile an den anderen erzielt wird.

Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Kolben und Gleitschuh umfassende Anordnung für hydraulische Arbeitsgeräte, insbesondere für Hydromotoren und -pumpen, deren Kolben sich mittels Gleitschuhen an einer Schrägscheibe abstützen, bei welcher Anordnung der Gleitschuh mit einem Ende des Kolbens durch ein Kugelgelenk verbunden ist, dessen Kugel von einem Abschnitt des Gleitschuhes gebildet wird, der seiner zum Abstützen an der Schrägscheibe dienenden Anlagefläche gegenüberliegt, während die Kugelpfanne an dem genannten Ende des Kolbens angeordnet ist, wobei einerseits der Kolben eine koaxiale Bohrung aufweist, die an seinen beiden Enden mündet und an dem die Kugelpfanne bildenden Ende des Kolbens einen Abschnitt aufweist, dessen Querschnitt kleiner ist als derjenige des übrigen Teils der Bohrung, andererseits

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der Gleitschuh eine koaxiale Ausnehmung, die in seiner Anlagefläche mündet, und eine Bohrung aufweist, welche die Ausnehmung mit der Oberfläche der Kugel verbindet, und der Gleitschuh mit dem Kolben 10 durch einen Schraubbolzen, dessen Schaft den im Durchmesser verminderten Abschnitt der Bohrung im Kolben und die Bohrung im Gleitachuh durchdringt, und eine auf dem Schraubbolzen aufgedrehte Mutter zusammengehalten ist, die sich am Boden der Ausnehmung im Gleitschuh abstützt, während der Kopf des Schraubbolzens an der den verengten Abschnitt der Bohrung im Kolben begrenzenden Schulter anliegt, oder umgekehrt.

Die Anlageflächen der Mutter und des Kopfes an den entsprechenden Abschnitten des Gleitschuhes bzw. de3 Kolbens sind ebenfalls nach Art von Kugelgelenken ausgebildet.

Weiterhin werden vorzugsweise noch eine oder mehrere der folgenden Ausgestaltungen der Erfindung angewandt:

Die Mutter ist auf den Schraubbolzen nur soweit aufgeschraubt, daß zwischen Kolben und Gleitschuh ein. funktionelles Spiel verbleibt, das ein freies Schwenken oder Drehen der beiden Elemente der Anordnung gegeneinander zuläßt.

Die Mutter ist nach der Montage in ihrer Stellung durch Verschweißen der Enden der miteinander in Eingriff stehenden Gewindegänge mittels eines Elektronenstrahles arretiert.

Der im Durchmesser verminderte Abschnitt der axialen

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Bohrung im Kolben, die Bohrung im Gleitschuh, der Kopf und der Schaft des Schraubbolzens und die Mutter begrenzen einen Hohlraum, der über einen Kanal mit der Bohrung im Kolben in Verbindung steht.

Der Kanal ist in dem bzw, der an der Schulter im Kolben anliegenden Kopf des Schraubbolzens oder Mutter angeordnet«

Der Kopf des Schraubbolzens oder die Mutter liegt an der Schulter unter Zwischenschaltung einer Hülse an, die in den im Durchmesser verminderten Abschnitt der Bohrung im Kolben eingreift und deren Kopf sich zwischen Schulter und Kopf des Schraubbolzens bzw» Mutter befindet, und es ist der Kanal in der Hülse angeordnet.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele, der auch weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung zu entnehmen sind, besser verständlich. Es versteht sich, daß die Beschreibung und die Zeichnung nur zur Erläuterung dienen und keinen beschränkenden Charakter habenο In der Zeichnung zeigen

iiMt!;. 1 einen axialen Teilschnitt durch einon

Hydromotor mit einer Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Detail der Fig. 1 in vergrößertem

Maßstab und

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Fig. 3 einen Schnitt ähnlich Fig. 2 durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Auaführungsbeispiel hnndelt es sich um einen Hydromotor, bestehend aus

- einer Zylindertrommel 1, in die Zylinder 2 eingearbeitet sind und die von zwei Planflächen 3 und 4- begrenzt ist, die zur Rotationsachse 5 der Zylindertrommel 1 senkrecht stehen,

- einer Steuerscheibe 6, deren Planfläche 7 an der einen Planfläche 3 der Zylindertrommel 1 anliegt und die übrigens gegenüber dem Motorgehäuse fest angeordnet ist,

- einer Schrägscheibe 8, die gegenüber der Rotationsachse 5 der Zylindertrommel 1 verschwenkbar ist und Much dftren Oberfläche 9 die in den Zylindern 2 verschiebbar angeordneten Kolben 10 mittels Gleitschuhen aufsitzen.

Zu beachten ist die Existenz von Räumen 12, die in jedem Zylinder 2 durch den Zylinder, den entsprechenden Kolben 10 und die Steuerscheibe 6 begrenzt sind. Weiterhin enthält jeder Kolben 10 eine koaxiale.Bohrung 13, die in den genannten Raum 12 mündet.

Der Aufbau der Kolben 10 und Gleitschuh 11 umfassenden Anordnung wird nunmehr anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben.

Zunächst sind für die Ausführungsform nach Fig. 2 die folgenden Merkmale festzustellen:

- Der Gleitschuh umfaßt

eine ebene Anlagefläche 14, die auf der Oberflache 9 der Schrägscheibe 8 aufsitzt, und zwar unter Zwischenschaltung eines ölfilmea, der sich in dem in Fig. Ί dargestellten Spalt befindet,

eine Kugelfläche 15, die der ebenen Anlagefläche

14 gegenüberliegt, konvex ist und in der den Kolben 10 umfassenden Anordnung das männliche Teil bildet,

eine Ausnehmung 16, die in die Anlagefläche 14 mit einer öffnung 17 mündet und an ihrem der Öffnung 17 abgex'jandten Ende eine kegelstumpfförmige Fläche 18 aufweist, die in der von der Öffnung 17 fortweisenden Richtung konvertiert,

eine Bohrung 19, welche die kegelstumpfförmige Fläche 18 mit der Kugelfläche 15 verbindet) und

eine solche Massenverteilung, daß der Schwerpunkt G des Gleitschuhes mit dem Zentrum C der Kugelfläche 15 zusammenfällt.

- Der Kolben 10 ist in folgender Weise ausgebildet:

Die koaxiale Bohrung 13 verengt sich nahe dem dem Gleitschuh 11 zugewandten Ende des Kolbens und bildet eine im wesentlichen kegelstumpfförmige Schulter 20.

Die äußere Stirnfläche 21 ist kugelförmig, konkav und hat den gleichen Radius R vie die Kugelfläche

15 des Gleitschuhes 11 und steht der Kugelfläche 15 des Gleitschuhes 11 gegenüber.

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Der sich an die kegelstumpfförmige Schulter 20 anschließende, im Durchmesser verengte Abschnitt 22 der Bohrung 13 mündet in der von der konkaven syrischen Oberfläche gebildeten Kugelpfanne 21.

- Eine Verschraubung 23 hält den Gleitschuh 11 und den Kolben 10 zusammen. Diese Verschraubung besteht aus

einem Schraubbolzen, dessen Schaft 25 den Bohrungsabschnitt 22 und die Bohrung 19 durchdringt und dessen Kopf 26 mit seiner konvexen Kugelfläche 27 an der Schulter 20 in der Bohrung 13 des Kolbens anliegt, während sein Gewinde 28 in die Ausnehmung 16 des Gleitschuhes hineinragt,

einer innerhalb der Ausnehmung 16 des Gleitschuhes angeordneten Mutter 29, die auf das Gewinde 28 des Schraubbolzens aufgedreht ist und mit ihrer konvexen Kugelfläche 30 an der kegelstumpfförmigen Fläche 18 des Gleitschuhes anliegt.

- Durch das Aufschrauben der Mutter 29 auf das Gewinde werden die Kugelflächen 15 und 21 nicht gegeneinander gepreßt, sondern es hat die Verschraubung lediglich den Zweck, ein funktionelles Spiel J zwischen diesen beiden Flächen einzustellen und so nicht nur eine freie Relativbewegung zwischen den verschiedenen Teilen zuzulassen, sondern auch eine Querbewegung des Gleitschuhes 11 gegenüber dem Kolben 10 in Sichtung des Pfeiles F.

- Nach dem beschriebenen Aufschrauben wird die Mutter in ihrer Stellung auf dem Gewinde 28 mittels einer Verschweißung 24 der Gewindeenden durch Elektronenbeschuß arretiert.

- Die Bohrung 19 und der Bohrungsabschnitt 22 begrenzen zusammen einen Hohlraum 31« der durch Kanäle 32, die in den Kopf 26 des Schraubbolzens eingebohrt worden sind,

mit der koaxialen Bohrung 13 des Kolbens 10 in Verbindung steht«

Die Funktion der beschriebenen Anordnung ist einfach und kann durch die folgenden Bemerkungen zusammengefaßt werden:

- Jedes Paar einander gegenüberstehender Oberflächen, die allgemein aneinander anliegen, bilden eine Verbindung nach Art eines Kugelgelenkes. Es handelt sich um die Kugelfläehen 15 und 21, die Kegelfläche 18 und die Kugelfläche 50 sowie die Kegelfläche 20 und die Kugelfläche 2?.

- Die relativen Sclrwenkbewegungen sind aufgrund dieser Tatsache völlig frei, zumal noch ein Spiel J vorgesehen ist«

- Der Kanal 33 läßt zu, daß ein Teil der unter Druck stehenden, hydraulischen Flüssigkeit, der sich in der Bohrung 13 befindet_t zur Ausnehmung 16 im Gleitschuh 11 gelangt, so daß ein Flüssigkeitsfilm zwischen der Anlagefläche 1A- des Gleitschuhes 11 und der Oberfläche 9 der Schrägscheibe 8 erzeugt wird.

- Es ist auch vorteilhaft, daß ein Abfließen von Flüssigkeit ermöglicht wird, die sich in dem Hohlraum 31 befindet, und zwar mittels der Kanäle 32. Auf diese Weise, wird das Entstehen eines Überdruckes in dem Hohlraum 31 vermieden.

- Endlich hat das Zusammenfallen des Zentrums G der Kugelfläche 15 und des Schwerpunktes G des Gleitschuhes 11 zur Folge, daß Kippmomente zu Null iverden, die durch die Zentrifugalkräfte, die bei der Rotation der Zylindertrommel 1, der Kolben 10 und der damit gekoppelten Gleitschuhe 11 gegenüber dem Gehäuse und der Schrägscheibe 8 entstehen, bedingt sein könnten.

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Es versteht sich, daß Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung Abwandlungen unterliegen können. Gewisse Abwandlungen sind in der Ausführungsform nach Fig. 3 dargestellt, zu der folgendes zu bemerken ist:

- Die Schulter 20 besteht aus einer zur Achse des Kolbens 10 senkrechten Querfläche.

- In den im Durchmesser verengten Abschnitt 22 der Bohrung 13 ist eine Hülse 3^ eingesetzt, die einen an der Schulter 20 anliegenden Kopf aufweist.

- Eine Verschraubung ist auch hier vorgesehen, jedoch befindet sich der Kopf 26 des Schraubbolzens in der Ausnehmung 16 des Gleitschuhes 11, während sich die Mutter 29 in der Bohrung 13 des Kolbens 10 befindet. Sie ist wiederum auf das Gewinde 28 des Schraubbolzens aufgedreht, Jedoch durch eine Bördelung 36 des aufgebohrten Endes 37 des Schaftes 25 auf den Schraubbolzen fixiert.

- Die Mutter 29 liegt an dem Kopf 35 cLer Hülse 34- an, und es sind alle aneinander anliegenden Flächenpaare sphärisch. Es handelt sich um die konvexe Fläche 15 des Gleitschuhes 11 und die konkave'Fläche 21 des Kolbens, die konvexe Fläche 2? des Kopfes 26 des Schraubbolzens und die konkave Fläche 18a der Ausnehmung 16 im Gleitschuh 11 und um die konvexe Fläche 30 der Mutter 29 und die konkave Fläche 38 der Hülse 3^-

- Endlich stellen in der Hülse .3^· angebrachte Kanäle die Verbindung zwischen dem Hohlraum 31 und der Bohrung 13 im Kolben 10 her.

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Da alle anderen Merkmale unverändert geblieben sind, ist leicht einzusehen, daß die Funktion der Anordnung nach Jig. 3 die gleiche ist wie sie oben für die Anordung nach Fig. 2 beschrieben worden ist«,

Für beide Ausfuhrungsformen lassen sich die folgenden Vorteile geltend machen:

- Kompensation evtl. Fehler bezüglich der Konzentrizität der die Anordnung bildenden Teile,

- freie Schvjsnkbarkeit der verschiedenen Teile, wodurch deren Abnutzung und insbesondere die Abnutzung der sphärischen Teile vermindert wird,

- Möglichkeit der Relativbewegung (F) von Gleitschuh und Kolben 10 infolge des Spieles J, wodurch eine Biegebeanspruchung des Schaftes 25 des Schraubbolsens vermieden wird, WOSU auch die vorgesehenen Kugelgelenke bei·*·" tragen. Im übrigen ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt im Gegenteil alle Varianten, die den Rahmen und Geist der Erfindung nicht verlassen.

Claims (6)

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   Patentansprüche

   Γ/1 J Kolben und Gleitschuh umfassende Anordnung für hydraulische Arbeitsgeräte, insbesondere für Hydromotoren und -pumpen, deren Kolben (10) sich mittels Gleitschuhen (11) an einer Schrägscheibe (8) abstützen, bei welcher Anordnung der Gleitschuh (11) mit einem Ende des Kolbens (10) durch ein Kugelgelenk verbunden ist, dessen Kugel (15) von einem Abschnitt des Gleitschuhes gebildet wird, der seiner zum Abstützen an der Schrägscheibe (8) dienenden Anlagefläche (14-) gegenüberliegt, während die Kugelpfanne (21) an dem genannten Ende des Kolbens angeordnet ist, wobei

   einerseits der Kolben (10) mit einer koaxialen Bohrung (13) versehen ist, die an seinen beiden Enden mündet und an dem die Kugelpfanne (21) bildenden Ende des Kolbens einen Abschnitt aufweist, dessen Querschnitt kleiner ist als derjenige des übrigen Teils der Bohrung,

   andererseits der Gleitschuh (11) eine koaxiale Ausnehmung (16), die in seiner Anlagefläche (14·) mündet, und eine Bohrung (19) aufweist, welche die Ausnehmung (16) mit der Oberfläche der Kugel (15) verbindet, und

   der Gleitschuh (11) mit dem Kolben (10) durch einen Schraubbolzen, dessen Schaft (25) den im Durchmesser verminderten Abschnitt (22) der Bohrung (13) im KoI-

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   ben und die Bohrung (19) im Gleitschuh durchdringt, und eine auf den Schraubbolzen aufgedrehte Mutter (29) zusammengehalten ist, die sich am Boden, der Ausnehmung (16) im Gleitschuh abstützt,-während der Kopf (26) des Schraubbolzens an der den verengten Abschnitt (22) der Bohrung im Kolben (10) begrenzenden Schulter (20) anliegt, oder umgekehrt,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Anlageflächen (30 bzw. 27) der Mutter (29) und des Kopfes (26) an den entsprechenden Abschnitten (18 und 21) des Gleitschuhes (11) bzw. des Kolbens (10) ebenfalls nach Art von Kugelgelenken ausgebildet sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (29) auf den Schräubbolzen (25, 26) nur so weit aufgeschraubt ist, daß sswischen Kolben und Gleitschuh ein funktionelles Spiel (J, 31) verbleibt, das ein freies Schwenken oder Drehen der beiden Elemente die Anordnung gegeneinander zuläßt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (29) nach der Montage in ihrer Stellung durch Verschweißen der Enden der miteinander in Eingriff stehenden Gewindegänge mittels eines Elektronenstrahles arretiert ist.
4. 4-. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der im Durchmesser verminderte Abschnitt (22) der axialen Bohrung (13) im Kolben (10), die Bohrung (19) im Gleitschuh (11), der Kopf (26) und der Schaft des Schraubbolzens und

   β f

   die Mutter (29) einen Hohlraum (31) begrenzen, dor über einen Kanal (32) mit der Bohrung (13) im KoIb.-n (10) in Verbindung steht.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (32) in dem bzw. der an der Schulter (20) im Kolben (10) anliegenden Kopf (26) des Schraubbolzens oder Mutter angeordnet ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf des Schraubbolzens oder die Mutter (29) an der Schulter (20) unter Zwischenschaltung einer Hülse (34·) anliegt, die in den im Durchmesser verminderten Abschnitt (22) der Bohrung (13) im Kolbeα (10) eingreift und deren Kopf (35) sich zwischen
   Schulter (22) und Kopf des Schraubbolzens bzw. Mutter (29) befindet, und daß der Kanal (39) in der Hülse (3*0 angeordnet ist.