DE4306886C1

DE4306886C1 - Slide element for radial piston engine - consists of single-coil spring made of hardened spring steel and is connected to multiple of pistons

Info

Publication number: DE4306886C1
Application number: DE19934306886
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Ruoff
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-03-05
Filing date: 1993-03-05
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2013-03-06

Abstract

The slide element is formed by a spring element (30) with at least one coil and is connected to at least one piston (26). The relative movement between slide surface (13) and outside of the slide element, corresponds to the winding direction of the spring coil(s), from its outer (44) to its inner end (34). The external diameter of the spring element is the same at all points, and it consists of hardened spring steel band. It is located in a recess (12), so that the end faces of the element engage on two end faces of the recess. USE/ADVANTAGE - For a pump or motor. Has single slide element only, independent of piston numbers. Is indifferent to resistances, caused by e.g. dirt.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Gleitelement nach der Gattung des Anspruchs 1. Bei Radialkolbenmaschinen ist es allgemein bekannt, die während der Hub- und Senkbewegung der Kolben auf der Oberfläche eines Hubrings entlanggleitenden Kolbenstirnflächen als Gleitfläche auszubilden (DE 26 31 739 C2). Das Einsatzgebiet derartiger Gleitlagerungen ist jedoch aufgrund der meist relativ kleinen Kolbenstirnflächen hinsichtlich des Verschleißverhaltens begrenzt, und setzt bei höheren Beanspruchungen eine Fertigung in engen Toleranzen und verschleißfeste Oberflächen des Hubrings und der Kolbenstirnflächen voraus. Außerdem ist das Geräuschverhalten derartiger Radialkolbenmaschinen durch die direkte Kopplung zwischen Kolben und Hubring hinsichtlich Körperschall oftmals kritisch. Desweiteren ist es bekannt, die Stirnseiten der Kolben mit Gleitschuh-Elementen zu koppeln, die entlang der Oberfläche des Hubrings gleiten. So werden beispielsweise die aus der DE 27 26 230 C2 bekannt gewordenen Gleitschuh-Elemente, die an ihren Innenseiten halbkugelförmig ausgebildete Fortsätze besitzen, mit den Stirnseiten der Kolben über dort angeformte Haltelaschen verbunden. Derartige Gleitschuh-Elemente bauen jedoch aufwendig und teuer, da für jeden Kolben ein seperates Gleitschuh-Element verwendet werden muß.The invention relates to a sliding element according to the genus Claim 1. In radial piston machines, it is generally known that during the lifting and lowering movement of the pistons on the surface a cam ring along sliding piston faces as a sliding surface train (DE 26 31 739 C2). The area of application of such However, plain bearings is mostly due to the relatively small size Piston end faces limited with regard to wear behavior, and places production in tight spaces with higher demands Tolerances and wear-resistant surfaces of the cam ring and the Piston faces ahead. In addition, the noise behavior such radial piston machines through the direct coupling between Pistons and cam rings are often critical with regard to structure-borne noise. Furthermore, it is known to have the end faces of the pistons To couple sliding shoe elements along the surface of the Slide the lifting rings. For example, the DE 27 26 230 C2 known sliding shoe elements, which on their Have inside hemispherical projections, with the End faces of the pistons connected via retaining tabs molded there. However, such slide shoe elements are complex and expensive because a separate sliding shoe element can be used for each piston got to.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Gleitelement mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß unabhängig von der Anzahl der Kolben stets nur ein einziges, als Federelement ausgebildetes Gleitelement notwendig ist. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Gleitelement unempfindlich gegenüber Laufwiderständen, wie sie zum Beispiel durch eingespülte Schmutzpartikel entstehen, da sich die Windungen des Federelements bei erhöhtem Laufwiderstand soweit in sich zusammenziehen, bis sich ein reibungsoptimaler Spalt zwischen dem Federelement und der Oberfläche des Hubrings einstellt. Sobald der Laufwiderstand sich wieder verringert, entspannen sich auch die Windungen des Federelements wieder. Zusätzlich stellt sich bei Verformungen zum Beispiel des Gehäuses stets ein reibungsoptimaler Zustand ein.The sliding element according to the invention with the characteristic features of claim 1 has the advantage that regardless of the Number of pistons always only one, as a spring element trained sliding element is necessary. Furthermore, that is sliding element according to the invention insensitive to Running resistance, such as that caused by flushed in Dirt particles arise because the turns of the spring element if the running resistance is increased, contract as far as necessary a friction-optimal gap between the spring element and the Adjusting the surface of the cam ring. As soon as the running resistance reduced again, the windings of the Spring element again. In addition, deformations occur when Example of the housing always in a friction-optimal condition.

Durch die in den Unteransprüchen ausgeführten Weiterbildungen und Maßnahmen sind Verbesserungen des erfindungsgemäßen Gleitelements möglich.Through the advanced training and in the subclaims Measures are improvements to the sliding element according to the invention possible.

Ein Verkanten des Federelements während des Betriebs der Radialkolbenmaschine wird durch eine besondere Dimensionierung der Ausnehmung für das Federelement verhindert. Außerdem ergibt sich ein geringer Verschleiß und eine gleichmäßige Belastung der Gleitfläche und der äußeren Windung des Federelements durch eine spezielle Ausbildung des Federelements. Auch ist es möglich, das Federelement je nach dessen Dimensionierung lose in die Ausnehmung einzubringen. Tilting of the spring element during the operation of the Radial piston machine is due to a special dimensioning of the Prevents recess for the spring element. There is also a low wear and an even load on the sliding surface and the outer turn of the spring element by a special Training of the spring element. It is also possible to use the spring element depending on its dimensions, to be loosely inserted into the recess.

Vorteilhaft ist es außerdem, die Außen- und eine Stirnseite des Federelements mittels Druckölleitungen mit Öl zu versorgen, da sich das in den Windungszwischenräumen des Federelements befindliche Öl vorteilhaft auf das Geräuschverhalten der Radialkolbenmaschine auswirkt.It is also advantageous to the outside and one end of the To supply spring element with oil by means of pressure oil lines, because the oil in the interstices of the spring element advantageous to the noise behavior of the radial piston machine affects.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenAn embodiment of the invention is in the drawing shown and explained in more detail in the following description. Show it

Fig. 1 einen Teil einer Radialkolbenpumpe im Querschnitt mit dem erfindungsgemäßen Gleitelement und Fig. 2 die Radialkolbenpumpe nach Fig. 1 im Längsschnitt. Fig. 1 shows part of a radial piston pump in cross-section with the inventive sliding member, and FIG. 2, the radial piston pump according to Fig. 1 in longitudinal section.

Description of the embodiment

Eine Radialkolbenpumpe 10 hat ein Gehäuse 11 mit einer ersten zylindrischen Ausnehmung 12, deren Umfangsfläche als Gleitfläche 13 dient. Eine Bohrung 14, in der ein ortsfester Steuerzapfen 16 angeordnet ist, schneidet die Ausnehmung 12 exzentrisch. Der Steuerzapfen 16 hat zwei Steuerkanten 17, die zwei Ringnuten 18 und 19 voneinander trennen, wobei erstere als Saugraum und letztere als Druckraum dient. Auf dem Steuerzapfen 16 ist ein Zylinderblock 20 drehbar angeordnet, der in die Ausnehmung 12 ragt. Der Zylinderblock 20 ist mittels einer Paßfederverbindung 23 mit einer Antriebswelle 24 gekoppelt, die von einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird.A radial piston pump 10 has a housing 11 with a first cylindrical recess 12 , the peripheral surface of which serves as a sliding surface 13 . A bore 14 in which a stationary control pin 16 is arranged cuts the recess 12 eccentrically. The control pin 16 has two control edges 17 which separate two annular grooves 18 and 19 from one another, the former serving as a suction chamber and the latter as a pressure chamber. A cylinder block 20 which projects into the recess 12 is rotatably arranged on the control pin 16 . The cylinder block 20 is coupled by means of a parallel key connection 23 to a drive shaft 24 which is driven by a motor, not shown.

In dem Zylinderblock 20 befinden sich beispielsweise drei durchgehende, in einer Ebene liegende, sternförmig zueinander angeordnete Bohrungen 25 zur Aufnahme von Kolben 26. Die Bohrungen 25 sind abgestuft, so daß jeweils ein als Kanal 27 dienender abgestufter Bereich die Bohrungen 25, abhängig von der Stellung des Zylinderblock 20, mit den Ringnuten 18 beziehungsweise 19 oder den Steuerkanten 17 verbindet. Im Innern der becherförmigen Kolben 26 sind Kolbenfedern 28 angeordnet, die die Kolben 26 stets gegen die innere Windung 29 eines als Federelement 30 ausgebildeten Gleitelements drücken. Zweckmäßigerweise sind die der inneren Windung 29 zugewandten Stirnseiten 32 der Kolben 26 abgerundet oder ballig ausgebildet und der Krümmung der inneren Windung 29 angepaßt. Die Windungen des Federelements 30 haben einen rechteckigen Querschnitt und bestehen vorzugsweise aus einem gehärteten Federstahlband.In the cylinder block 20 there are, for example, three through holes 25 arranged in a plane and arranged in a star shape relative to one another for receiving pistons 26 . The holes 25 are stepped so that a stepped area serving as a channel 27 connects the holes 25 , depending on the position of the cylinder block 20 , with the annular grooves 18 or 19 or the control edges 17 . Piston springs 28 are arranged in the interior of the cup-shaped pistons 26 and always press the pistons 26 against the inner turn 29 of a sliding element designed as a spring element 30 . The end faces 32 of the pistons 26 facing the inner turn 29 are expediently rounded or spherical and are adapted to the curvature of the inner turn 29 . The turns of the spring element 30 have a rectangular cross section and preferably consist of a hardened spring steel strip.

Die äußere Windung 33 des Federelements 30, und dabei insbesondere dessen äußeres Ende 44 ist so bearbeitet, daß der äußere Durchmesser des Federelements 30 überall gleich ist. Außerdem liegt die der Gleitfläche 13 zugewandte Seite des Federelements 30 fast vollständig auf der Gleitfläche 13 auf. Die Windungszahl und die Dimensionen des Federelements 30 sind abhängig vom Hub der Kolben 26 und den Betriebsbedingungen der Radialkolbenpumpe 10. Auch kann es nötig sein, das Federelement 30 entweder unter Vorspannung oder völlig lose in die Ausnehmung 12 einzubringen.The outer turn 33 of the spring element 30 , and in particular its outer end 44 is machined so that the outer diameter of the spring element 30 is the same everywhere. In addition, the side of the spring element 30 facing the sliding surface 13 lies almost completely on the sliding surface 13 . The number of turns and the dimensions of the spring element 30 are dependent on the stroke of the pistons 26 and the operating conditions of the radial piston pump 10 . It may also be necessary to insert the spring element 30 into the recess 12 either under pretension or completely loosely.

Das innere Ende des Federelements 30 hat ein abgewinkeltes Ende 34, das in eine Haltetasche 35 eines Kolbens 26 eingreift.The inner end of the spring element 30 has an angled end 34 which engages in a holding pocket 35 of a piston 26 .

Die Ausnehmung 12 mit dem in ihr befindlichen Federelement 30 wird durch eine Deckscheibe 36 derart begrenzt, daß die beiden Stirnseiten 37 und 38 des Federelements 30 auf einer von der Ausnehmung 12 selbst gebildeten Stirnfläche 39 sowie auf einer von der Deckscheibe 36 gebildeten Fläche 40 aufliegen.The recess 12 with the spring element 30 located in it is limited by a cover plate 36 such that the two end faces 37 and 38 of the spring element 30 rest on an end face 39 formed by the recess 12 itself and on a surface 40 formed by the cover plate 36 .

Weiterhin sind im Gehäuse 11 Druckölbohrungen 42 und 43 ausgebildet, die in der Gleitfläche 13 und der Stirnfläche 39 im Bereich des Federelements 30 in der Ausnehmung 12 münden.Furthermore, 11 pressure oil bores 42 and 43 are formed in the housing, which open in the sliding surface 13 and the end surface 39 in the region of the spring element 30 in the recess 12 .

Wird nun der Zylinderblock 20 mit Hilfe der Antriebswelle 24 gedreht, so gleitet das Federelement 30 mit seiner äußeren Windung 33 entlang der Gleitfläche 13. Die Relativbewegung zwischen der Gleitfläche 13 und der Außenseite des Federelements 30 muß dabei der Wickelrichtung der Windungen des Federelements 30 von seinem äußeren Ende 44 zu seinem inneren Ende 34 entsprechen, im Ausführungsbeispiel also im Uhrzeigersinn.If the cylinder block 20 is now rotated with the aid of the drive shaft 24 , the spring element 30 slides with its outer turn 33 along the sliding surface 13 . The relative movement between the sliding surface 13 and the outside of the spring element 30 must correspond to the winding direction of the windings of the spring element 30 from its outer end 44 to its inner end 34 , that is to say clockwise in the exemplary embodiment.

Aufgrund der Drehbewegung führen die Kolben 26, die sich im Bereich der als Saugraum dienenden Ringnut 18 befinden, eine Senkbewegung aus, so daß Druckmittel aus einem nicht dargestellten Tank angesaugt wird, und über die Kanäle 27 in die Kolben 26 gelangt. Nachdem die Kolben 26 eine Steuerkante 17 passiert haben, führen diese eine Hubbewegung aus, so daß das Druckmittel komprimiert wird, und über die Kanäle 27 und die als Druckraum dienende Ringnut 19 zu einem nicht dargestellten Verbraucher gefördert wird. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder vollständigen Umdrehung des Zylinderblocks 20.Due to the rotational movement, the pistons 26 , which are located in the region of the annular groove 18 serving as the suction space, perform a lowering movement, so that pressure medium is drawn in from a tank, not shown, and reaches the pistons 26 via the channels 27 . After the pistons 26 have passed a control edge 17 , they perform a lifting movement so that the pressure medium is compressed and is conveyed to a consumer (not shown) via the channels 27 and the annular groove 19 serving as the pressure chamber. This process is repeated every complete rotation of the cylinder block 20 .

Erhöht sich durch Freßvorgänge oder durch das Druckmittel eingespülte Fremdkörper der Laufwiderstand zwischen der äußeren Windung 33 und der Gleitfläche 13, so hebt die äußere Windung 33 von der Gleitfläche 13 ab. Dies erfolgt dadurch, daß die Windungen des Federelements 30 wie ein elastischer Verbund wirken, so daß sich der äußere Durchmesser des Federelements 30 solange verringert, bis sich ein minimaler Laufwiderstand zwischen der Oberfläche der äußeren Windung 33 und der Gleitfläche 13 einstellt. Dadurch wird es ermöglicht, daß eingespülte Fremdkörper durch das Druckmittel über den dabei zwischen der Oberfläche der äußeren Windung 33 und der Gleitfläche 13 entstehenden Spalt ausgespült werden können.Is increased by Freßvorgänge or by the printing means ingress of foreign bodies of the rolling resistance between the outer turn 33 and the sliding surface 13 so raises the outer turn 33 on the sliding surface. 13 This takes place in that the turns of the spring element 30 act like an elastic composite, so that the outer diameter of the spring element 30 is reduced until a minimal running resistance is established between the surface of the outer turn 33 and the sliding surface 13 . This makes it possible for flushed-in foreign bodies to be rinsed out by the pressure medium through the gap that is formed between the surface of the outer winding 33 and the sliding surface 13 .

Anschließend vergrößert sich der Außendurchmesser des Federelements 30 wieder auf sein ursprüngliches Maß, und die Oberfläche der äußeren Windung 33 liegt wieder auf der Gleitfläche 13 auf.The outer diameter of the spring element 30 then increases again to its original dimension, and the surface of the outer turn 33 lies again on the sliding surface 13 .

Wenn außer dem hydrodynamischen Widerstand keine weiteren Laufwiderstände vorhanden sind, zieht sich das Federelement 30 entsprechend der Reibung zwischen der Oberfläche der äußeren Windung 33 und der Gleitfläche 13 so weit in sich zusammen, daß sich stets eine minimale konstante Reibung und ein reibungsoptimaler Schmierspalt ergibt.If, apart from the hydrodynamic resistance, there are no other running resistances, the spring element 30 contracts according to the friction between the surface of the outer winding 33 and the sliding surface 13 to such an extent that there is always a minimal constant friction and a friction-optimized lubrication gap.

Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß das beschriebene Gleitelement auch für andere Arten von Lagerungen anwendbar ist. Auch können je nach Anwendungsfall anstatt eines Federstahlbandes andere Werkstoffe, wie zum Beispiel Kunststoffe, Verwendung finden. Den geänderten Materialeigenschaften ist dabei durch entsprechende Dimensionierung der Windungen des Federelements oder zum Beispiel einer entsprechend geänderten Vorspannung Rechnung zu tragen.In addition, it is pointed out that the sliding element described is also applicable for other types of storage. Also can ever other than a spring steel band depending on the application Materials such as plastics are used. The changed material properties is due to appropriate Dimensioning the turns of the spring element or for example to take into account a correspondingly changed preload.

Claims

1. sliding element, in particular for a radial piston machine (pump or motor), which is arranged between a sliding surface and piston, the outside of the sliding element sliding along the sliding surface, characterized in that the sliding element is a spring element ( 30 ) with at least one turn, that the spring element (30) is connected with at least one piston (26), and that the relative movement between the sliding surface (13) and the outer side of the sliding element (30) of the winding direction of the winding (s) of the spring element (30) outside of its end ( 44 ) corresponds to its inner end ( 34 ).

2. Sliding element according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the spring element ( 30 ) is the same at every point.

3. Sliding element according to claim 1 or 2, characterized in that the spring element ( 30 ) bears in the axial direction at least with a portion of its side facing the sliding surface ( 13 ) of its outer turn ( 33 ) on the sliding surface ( 13 ).

4. Sliding element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the turns of the spring element ( 30 ) have a largely rectangular cross section.

5. Sliding element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the spring element ( 30 ) is arranged in a recess ( 12 ) so that the end faces ( 37 , 38 ) of the spring element ( 30 ) on an end face ( 39 ) Recess ( 12 ) and a second end face ( 40 ) opposite this.

6. Sliding element according to one of claims 1 to 5, characterized in that a piston ( 26 ) has a holding pocket ( 35 ) for receiving the inner end ( 34 ) of the spring element ( 30 ).

7. Sliding element according to one of claims 1 to 6, characterized in that pressure oil lines ( 42 , 43 ) in the sliding surface ( 13 ) and in the end face ( 39 ) in the region of the end face ( 37 ) of the spring element ( 30 ) in the recess ( 12 ) flow out.

8. Sliding element according to one of claims 1 to 7, characterized in that the spring elements ( 30 ) facing end faces ( 32 ) of the pistons ( 26 ) are rounded or spherical.

9. Sliding element according to one of claims 1 to 8, characterized in that the spring element ( 30 ) consists of a hardened spring steel strip.