DE4123674C2 - Hydrostatische Kolbenmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer hydrostatischen Kolbenmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Derartige hydrostatische Kolben­ maschinen sind in unterschiedlichen Bauformen bekannt, z. B. Axial­ kolbenmaschinen oder Radialkolbenmaschinen (DE-OS 39 05 936). Um bei derartigen Maschinen die Pumpenarbeitsräume umlaufend abwechselnd mit Zufluß- und Abflußkanälen zu verbinden, wird zumeist ein Steuer­ mittel eingesetzt, auf dem der Rotor mit einer seiner Stirnseiten gleitet bzw. rotiert. Diese Steuermittel weisen meist mindestens zwei etwa konzentrisch angeordnete räumlich voneinander getrennte Durchgänge auf, die einerseits mit einem Zulaufkanal bzw. einem Ab­ laufkanal und andererseits umlaufend abwechselnd mit den Pumpenar­ beitsräumen in Verbindung stehen. Durch die Arbeitsweise derartiger hydrostatischer Maschinen unterliegen diese Steuermittel unter­ schiedlichen Beanspruchungen. So müssen Forderungen wie gute Gleit­ eigenschaften in Verbindung mit dem Laufpartner, ausreichende Dicht­ funktion gegen die relativ bewegten Pumpenarbeitsräume, Formstabi­ lität auch bei hohen Drücken und Dauerfestigkeit in diesem Bauteil vereinigt werden. Die Materialwahl führt daher zumeist zu einer Kompromißlösung in bezug auf Dichtfunktion und Gleiteigenschaften auf der einen und Formstabilität und Dauerfestigkeit auf der anderen Seite. Das Eingehen einer derartigen Kompromißlösung schränkt die Materialauswahl sehr stark ein und es werden zumeist hochwertige und daher teuere Werkstoffe wie z. B. spezielle Messinglegierungen verwendet.

Aus der DE 25 29 403 A1 ist eine Art Steuerscheibe für eine hydrostatische Ma­ schine bekannt, die im wesentlichen aus Stahl gefertigt ist und an einer ihrer Sei­ ten ein Dichtungselement trägt, das aus einem anderen, nicht näher spezifizierten Werkstoff mit niedrigem Reibungskoeffizienten und guter mechanische Festigkeit besteht. Auf der dem Dichtungselement gegenüberliegenden Seite der Steuer­ scheibe sind O-Ringe zur Abdichtung verwendet.

Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von dem aufgezeigten Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, die Steuerelemente einer bekannten hydrostatischen Kolbenma­ schine derart weiterzuentwickeln, daß ausreichende Dichtungsfunktion und hohe Formstabilität bei gleichzeitig preisgünstiger Herstellbarkeit gewährleistet werden körnen und zudem eine umfassende Werkstoffauswahl ermöglicht ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße hydrostatische Kolbenmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 besitzt eine Steuerscheibe, die aus minde­ stens zwei etwa konzentrisch zueinander angeordnete, ineinander gesetzte Steu­ erelemente mit unterschiedlichen Materialeigenschaften bestehen. Dabei kann das eine Steuerelement im Hinblick auf Lauf- und Dichtfunktion und das andere im Hinblick auf Formstabilität optimal ausgelegt werden. Das Steuermittel kann preisgünstig hergestellt werden, wobei die Einzelanforderungen im Hinblick auf Laufeigenschaften, Dichtfunktion, Formstabilität und Dauerfestigkeit zumindest gleich gut wie bisher erfüllt werden. Weiterhin sind die Möglichkeiten der Werk­ stoffauswahl sehr viel umfassender. Beide Seiten des Steuermittels haben identische Dichtungseigenschaften, ohne hierfür zusätzliche Bauteile oder zusätzliche Bearbeitungsvorgänge notwendig zu machen. Dies vereinfacht die Herstellung und führt zu geringen Herstellkosten.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausge­ bildete Radialkolbenpumpe im Längsschnitt. Fig. 2 zeigt eine Ansicht des Steu­ ermittels und Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III nach Fig. 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in Fig. 1 dargestellte Radialkolbenmaschine hat ein Gehäuse 10 mit einem etwa zylinderförmigen Innenraum 11 und ist durch einen Deckel 12 verschlossen. Im Innenraum 11 ist ein Hubring 13 gelagert, an dessen gewölbter Innenseite 14 Gleitschuhe 15 geführt sind. Diese sind mit Kolben 16 verbunden, die in etwa ra­ dial verlaufenden Bohrungen 17 eines Rotors 18 angeordnet sind.

Der Rotor 18 ist über eine Vielkeilverzahnung 20 drehfest auf einer Welle 21 angeordnet. Diese ist einerseits in einer durchgehenden Bohrung 22 im Gehäuse 10 und andererseits in einer durchgehenden Bohrung 23 im Deckel 12 durch Gleitlager 24 bzw. 25 gelagert.

Auf der Welle 21 ist weiterhin eine Scheibe 27 fest angeordnet die Teil einer an sich bekannten (DE-OS 39 05 936) Schubausgleichvor­ richtung 28 ist. Diese Scheibe 27 stützt sich an einer Wellenschul­ ter 29 der Welle 21 zwischen Rotor 18 und Deckel 12 ab, und wirkt mit hochdruckbeaufschlagten Ausgleichskolben 30 im Rotor zusammen.

Zur einseitigen Begrenzung der axialen Bewegung der Welle 21 ist an deren im Gehäuse 10 befindlichen Ende eine Stützscheibe 32 drehfest aufgebracht, die sich am Grund 33 einer um die Bohrung 22 verlaufen­ den Vertiefung 34 im Gehäuse abstützt. Zwischen dem Grund 33 der Vertiefung 34 und der Stützscheibe 32 ist eine drehfest in bezug auf das Gehäuse 10 angeordnete Lagerscheibe 35 angebracht. Die Vertie­ fung 34 ist durch einen Gehäusedeckel 36 nach außen abgeschlossen.

In jede Bohrung 17 des Rotors 18 mündet in der Nähe der Welle 21 ein axial verlaufender Kanal 38. Dieser ist bei drehendem Rotor 18 um­ laufend abwechselnd mit etwa nierenförmigen Mündungen 39 bzw. 40 eines im Gehäuse 10 verlaufenden Einlaßkanals 41 bzw. Auslaßkanals 42 verbindbar.

Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften und der Dichtfunktion ist zwischen dem Rotor 18 und dem Gehäuse 10 im Bereich der Mündungen 39, 40 bzw. der Kanäle 38 ein ringförmiger - in Fig. 2 näher dar­ gestellter - Steuerspiegel 43 angeordnet.

Der Steuerspiegel 43 setzt sich aus drei ineinander gesetzten Ring­ elementen zusammen, die von außen nach innen mit 44 bis 46 be­ zeichnet und fest miteinander verbunden sind. Der Steuerspiegel 43 ist drehfest in bezug auf das Gehäuse angebracht. Eine Vertiefung 47 im äußeren Ringelement 44 in der dem Gehäuse zugewandten Seite des Steuerspiegels 43 wirkt als Verdrehsicherung mit einem nicht dar­ gestellten Zapfen im Gehäuse zusammen.

Das mittlere Ringelement 45 hat zwei etwa nierenförmige Durchlässe 48 bzw. 49, die mit den Mündungen 39 bzw. 40 einerseits und den Ka­ nälen 38 andererseits zusammenwirken. Das mittlere Ringelement be­ steht aus einem Material, das gute Gleiteigenschaften im Zusammen­ wirken mit dem Rotor 18 und eine gute Dichtfunktion gegen den umlau­ fenden Rotor gewährleistet, z. B. Messing.

Das äußere Ringelement 44 und das innere Ringelement 46 bestehen aus einem Material höherer Festigkeit als das des mittleren Ringelemen­ tes 45, z. B. Stahl. Die Breite b der Ringelemente 44, 46 ist vor­ teilhafterweise geringfügig kleiner als die des mittleren Ringele­ mentes 45, so daß der Rotor 18 nur auf diesem gleitet.

Durch die so beschriebene Ausbildung des Steuerspiegels 43 kann eine Kompromißlösung der Werkstoffwahl in bezug auf Gleit- und Dichtei­ genschaften im Zusammenhang mit Dauerfestigkeit und Formstabilität auch bei hohen Drücken vermieden werden. Die beiden Ringelemente 46, 44 aus Materialien höherer Festigkeit wirken gewissermaßen als Klammern, die ein Auswalzen des belasteten Teils des Steuerspiegels 43 verhindern. Damit kann das mittlere Ringelement 45 aus einem weicheren Material gefertigt werden, ohne daß die Formstabilität und Dauerfestigkeit leiden. Damit kann auch auf preisgünstigere, weniger hoch legierte Materialien - im Gegensatz zu hochwertigen Messing­ werkstoffen - zurückgegriffen werden.

Die hier beschriebene Ausbildung des Steuerspiegels ist nicht auf die als Ausführungsbeispiel dargestellte Radialkolbenmaschine be­ schränkt. Der beschriebene Steuerspiegel kann auch bei anderen hydrostatischen Kolbenmaschinen, insbesondere Axialkolbenmaschinen, eingesetzt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (5)

1. Hydrostatische Kolbenmaschine mit einem mit Bohrungen (17) versehenen Rotor (18), in denen Kolben (16) geführt sind, deren aus den. Bohrungen (17) ragende Enden an einem huberzeugenden Führungsmittel (13) gleiten, wobei die Bohrungen (17) über in einem scheibenförmigen Steuermittel (43) angeordnete Steuerschlitze (48, 49) mit stirnseitig am Rotor mündenden Kanälen (41, 42) (Hochdruck/Niederdruck) zwecks Steuerung des Druckmittels in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (43) aus mindestens zwei etwa konzentrisch zueinander angeordneten, ineinander gesetzten Steuerelementen (44, 46) mit unterschiedlichen Materialeigenschaften bestehen.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein inneres Steuerelement (45) aus einem Material mit guten Gleit- und Dichtei­ genschaften besteht.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ mindestens das äußere Steuerelement (44) aus einem Material hoher Festigkeit gefertigt ist.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Steuermittel (43) aus mindestens drei konzentrisch zueinander angeordneten, ringförmigen Steuerelementen (44-46) be­ steht und daß das innere Steuerelement (46) aus einem Material hoher Festigkeit besteht.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Breite der Steuerelemente (44, 46) aus Materialien höherer Festigkeit kleiner als die Breite des die Druckmitteldurch­ gänge (48, 49) aufweisenden Steuerelementes (45) ist.