EP0763657A1 - Axialkolbenmaschine mit spannungsreduzierten Gleitschuhen - Google Patents

Axialkolbenmaschine mit spannungsreduzierten Gleitschuhen Download PDF

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EP0763657A1
EP0763657A1 EP96111533A EP96111533A EP0763657A1 EP 0763657 A1 EP0763657 A1 EP 0763657A1 EP 96111533 A EP96111533 A EP 96111533A EP 96111533 A EP96111533 A EP 96111533A EP 0763657 A1 EP0763657 A1 EP 0763657A1
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EP
European Patent Office
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axial piston
piston machine
swash plate
machine according
bore
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EP96111533A
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EP0763657B1 (de
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Josef Beck
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Brueninghaus Hydromatik GmbH
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Brueninghaus Hydromatik GmbH
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/122—Details or component parts, e.g. valves, sealings or lubrication means
    • F04B1/124—Pistons

Definitions

  • the invention relates to a development of the sliding shoes on axial piston machines.
  • the sliding shoes are used to support the pistons of the axial piston machine against a swashplate or swash plate.
  • An axial piston machine is known from DE-OS-20 42 106.
  • the sliding block of the known axial piston machine has a spherical recess for receiving the associated piston head. Furthermore, a pressure pocket is provided on the sliding shoe base sliding on the swash plate, which is acted upon by the pressure medium contained by the corresponding cylinder via a corresponding piston bore and a lubrication bore in the sliding shoe. This causes the sliding block to lift out of its contact with the swash plate, so that metallic contact between the sliding block bottom and the swash plate is avoided.
  • the invention is therefore based on the object of developing the slide shoes of an axial piston machine in such a way that the mechanical stress that occurs is largely reduced.
  • the invention is based on the finding that a considerable reduction in tension can be achieved by incorporating a transition area between the spherical recess for receiving the piston head and the lubrication hole that connects the pressure pocket with the recess.
  • the transition area must be frustoconical and to be designed so that it connects tangentially to the spherical recess without edges. This measure alone can reduce the voltage by about 50%.
  • the frustoconical transition area takes an angular range of 10 o to 45 o around the axis of the lubrication hole.
  • the mouth of the lubrication hole in the pressure pocket and in the transition area can be rounded without edges, which leads to a further considerable reduction in tension.
  • the radius of curvature of these rounded areas should be at least 0.05 times the diameter of the spherical recess.
  • a further reduction in tension can be achieved according to claim 5 in that the pressure field boundaries surrounding and dividing the pressure pocket are rounded off with a radius of curvature which corresponds approximately to the height of the pressure pocket.
  • the sliding shoes have a heel that rotates over time, it is advantageous to form this heel by means of a rounded heel transition.
  • the radius of curvature of this shoulder transition should also be 0.05 times the diameter of the spherical recess.
  • FIG. 3 shows a section through an axial piston machine with the sliding block developed according to the invention. Since the basic structure of the axial piston machine shown in FIG. 3 is sufficiently known, only the components necessary for understanding the further development according to the invention are addressed below.
  • the axial piston machine shown in FIG. 3 is designed in a swashplate design with an adjustable displacement volume and comprises, in a known manner, a hollow cylindrical housing 1 with an open end on the end, a connection block 2 fastened to the housing 1, the open end of which closes the open end, a swashplate 3, a control body 4, one Drive shaft 5 and a cylinder drum 6.
  • the swash plate 3 is a so-called. Swivel plate formed and supported with two, mutually spaced parallel to the pivot bearing surfaces under hydrostatic relief on two correspondingly shaped bearing shells 7.
  • the hydrostatic relief takes place in a known manner via pressure pockets 8 which are formed in the bearing shells 7 and are supplied with pressure medium via connections 9.
  • An actuating device 10 accommodated in a bulge of the cylindrical housing wall engages on the swash plate 3 via an arm 11 extending in the direction of the connection block 2 and serves to pivot it about a pivot axis perpendicular to the pivot direction.
  • the control body 4 has two through openings in the form of kidney-shaped Control slots on which are connected via a pressure channel 12 or a suction channel 13 to a pressure and suction line, not shown.
  • the drive shaft 5 is rotatably supported in the housing 1 and in the connection block 2. In the interior of the housing 1, the drive shaft 5 continues to pass through a central through bore 14 of the swash plate 3 and a central through bore in the cylinder drum 6.
  • the cylinder drum 6 is non-rotatably connected to the drive shaft 5 by means of a keyway connection 15.
  • the cylinder drum 6 has essentially axially extending, stepped cylinder bores 16, 17 which are arranged uniformly on a partial circle which is coaxial with the drive shaft axis.
  • the cylinder bores 16, 17 open out on the cylinder drum end face 18 directly and on the side facing the control body 4 via outlet channels 19, 20 onto the control slots 21, 22 of the control body 4.
  • Bushings 23, 24 are inserted around the cylinder bores 16, 17.
  • the cylinder bores 16, 17 including the liners 23, 24 are referred to here as cylinders 25, 26.
  • Pistons 27, 28 arranged displaceably within these cylinders 25, 26 are provided with ball heads 29, 30 at their ends facing the swash plate 3.
  • the ball heads 29, 30 are mounted in sliding shoes 31, 32.
  • Each sliding block 31, 32 is provided on its sliding block bottom facing the sliding plate 33 of the swash plate 3 with a pressure pocket which can be seen in FIGS. 1 to 4 and is explained in the following, which has a lubrication hole 36, 37 in the sliding blocks 31, 32 and one each Piston head 29, 30 penetrating piston bore 38, 39 is connected to the working space of the cylinders 25, 26.
  • the pressure pockets are therefore acted upon by the pressure medium contained in the cylinders 25, 26, which serves to relieve the hydrostatic load on the sliding shoes.
  • the pressure medium flowing into the pressure pockets via the piston bores 38, 39 and the lubrication bores 36, 37 causes the sliding shoes 31, 32 to be lifted off the sliding disk 33 of the swash plate 3, so that the sliding shoes 31, 32 come into direct metallic contact with the sliding plate 33 of the swash plate 3 is avoided.
  • FIG. 4 shows the connection of a piston 27 of the axial piston machine to a conventionally designed slide shoe 31.
  • the slide shoe 31 has a spherical recess 40 in its upper region, which receives the spherical cylinder head 29.
  • the piston 27 has a piston bore 28 which is subdivided into a widened region 38a, a tapered region 38b, a throttle region 38c and an orifice region 38d.
  • the opening area 38d of the piston bore 38 is in every angular position of the piston 27 that occurs during operation in relation to the sliding block 31 in overlap with a opening area 36a of the lubricating hole 36 of the sliding block 31.
  • the piston bore 38 and the lubricating hole 36 ensure a continuous, throttled reflow of the pressure medium causes from the cylinder, not shown, into the pressure pocket 41 on the slide shoe base 34, so that the pressure medium flowing out of the pressure pocket 41 during the lubrication process can always flow in again.
  • FIG. 5 shows an enlarged illustration of the sliding shoe 31.
  • the pressure pocket 41 is delimited and subdivided by pressure field boundaries 42 to 45.
  • a shoulder 46 encircling the edge is formed on the sliding shoe 31 in order to enlarge the sliding surface.
  • the spherical recess 40 merges directly into the mouth region 36a of the lubrication bore 36.
  • the transition between the spherical recess 40 and the lubrication bore 36 is therefore sharp-edged along several edges 49.
  • the high notch effect present at this point leads to premature failure due to rupture of the sliding shoes 31 during the operation of the axial piston machine.
  • the voltage carrying capacity of the known sliding shoes is therefore considerably limited.
  • the known sliding shoes shown in FIG. 5 have another sharp-edged one in the area of the formation of the shoulder 46 Edge 47, which further reduces the voltage carrying capacity of the known sliding shoe 31.
  • a further reduction in the load-bearing capacity of the known sliding shoes 31 is caused by the pressure field boundaries 42 to 45 on the sliding shoe bottom 34, which are formed with sharp edges along the edges 48.
  • FIGS. 1 and 2 show an exemplary embodiment of the further development of the sliding block 31 according to the invention, with which the mechanical stress resistance of the sliding block 31 is considerably increased.
  • FIG. 1 shows a piston 27 of the axial piston machine inserted in the slide shoe 31 which is further developed according to the invention.
  • the differences between the slide shoe 31 developed according to the invention and a conventional slide shoe can be seen in detail from FIG. 2.
  • the spherical recess 40 is followed by a frustoconical transition region 50 tangentially, without edges.
  • the outer surface of the truncated cone-shaped transition area 50 forms the tangential continuation of the spherical recess 40.
  • the truncated cone-shaped transition area 40 results in an optimized introduction and distribution of the piston force in the sliding block 31 with the resulting stress reduction and increase in the load capacity. Compared to conventional glide shoes, the fracture limit is only reached with significantly higher piston forces. The voltage reduction achieved is approximately 50%.
  • the frustoconical transition region 50 is preferably to be provided in an angular range between 10 o and 45 o around the axis 51 of the lubrication bore 36 or the axis of symmetry of the entire sliding block 31.
  • the angular range in which the frustoconical transition region 50 is to be arranged is illustrated in FIG. 2 by cross hatching 57.
  • the conical transition area is represented by a reinforced line for better visibility.
  • the opening area 52 and the opening area 53 are the lubrication bore 36 rounded off.
  • the radius of curvature of the rounded mouth region 52 and mouth region 53 of the lubrication bore 36 is preferably at least 0.05 times the diameter d of the spherical recess 40 or the diameter of the spherical piston head 29.
  • a rounded heel transition 54 is preferably provided between the heel 46 and the lateral surface 55 of the sliding block 31.
  • the radius of curvature of the shoulder transition 54 should preferably also be at least 0.05 times the diameter of the spherical recess 40 or the diameter of the piston head 29.
  • the conventionally sharp-edged pressure field boundaries are to be provided with radii for uniform distribution of the forces introduced, which correspond approximately to the height h of the punctures or the height of the pressure pocket 41.
  • a considerable stress reduction of at least 50% is achieved by the geometry optimizations shown, in particular by the provision of a truncated cone-shaped transition region 50.
  • the axial piston machine according to the invention can therefore be used in the pressure range at 500 bar using the slide shoes 31 further developed according to the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung der Gleitschuhe an Axialkolbenmaschinen. Die Gleitschuhe dienen zum gleitenden Abstützen der Kolben der Axialkolbenmaschine gegen eine Schräg- oder Taumelscheibe. Die Axialkolbenmaschine umfaßt in einer Zylindertrommel (6) angeordnete Zylinder (25, 26), in denen Kolben (27, 28) bewegbar sind, deren Kolbenköpfe (29, 30) sich mittels Gleitschuhen (31, 32) gegen eine Schräg- oder Taumelscheibe (3) gleitend abstützen. Jeder Gleitschuh (31, 32) weist eine sphärische Aussparung (40) zur Aufnahme des zugeordneten Kolbenkopfes (29) auf. An dem auf der Schräg- oder Taumelscheibe (3) gleitenden Gleitschuhboden (34) ist eine Drucktasche (41) vorgesehen, die über eine in die Aussparung (40) einmündende Schmierbohrung (36) und eine den zugeordneten Kolbenkopf (29) durchdringende Kolben-Bohrung (38) mit dem Druckmedium des zugeordneten Zylinders (25) in Verbindung steht. Erfindungsgemäß ist zwischen der sphärischen Aussparung (40) und der Schmierbohrung (36) ein kegelstumpfförmiger Übergangsbereich (50) vorgesehen, der an die sphärische Aussparung (40) tangential, kantenfrei anschließt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung der Gleitschuhe an Axialkolbenmaschinen. Die Gleitschuhe dienen zum gleitenden Abstützen der Kolben der Axialkolbenmaschine gegen eine Schräg- oder Taumelscheibe.
  • Eine Axialkolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus der DE-OS-20 42 106 bekannt. Der Gleitschuh der bekannten Axialkolbenmaschine weist eine sphärische Aussparung zur Aufnahme des zugeordneten Kolbenkopfes auf. Ferner ist an dem an auf der Taumelscheibe gleitenden Gleitschuhboden eine Drucktasche vorgesehen, die mit dem von dem entsprechenden Zylinder beinhalteten Druckmedium über eine entsprechende Kolbenbohrung und eine Schmierbohrung in dem Gleitschuh beaufschlagt wird. Dadurch wird bewirkt, daß der Gleitschuh aus seiner Berührung mit der Taumelscheibe abhebt, so daß eine metallische Berührung zwischen dem Gleitschuhboden und der Taumelscheibe vermieden wird.
  • Die aus der DE-OS 20 42 106 bekannte Ausbildung der Gleitschuhe hat jedoch den Nachteil, daß die Gleitschuhe einer hohen mechanischen Spannungsbelastung unterliegen. Dies führt häufig zum vorzeitigen Ausfall durch Bruch der Gleitschuhe. Eine Untersuchung der Anmelderin hat ergeben, daß der Bruch der Gleitschuhe durch die hohe Kerbwirkung infolge der scharfkantigen, geometrischen Übergänge des bekannter Gleitschuhs hervorgerufen wird.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Gleitschuhe einer Axialkolbenmaschine so weiterzubilden, daß die auftretende mechanische Spannungsbelastung weitgehend reduziert ist.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Anspruches 1 in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.
  • Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, das durch die Eingliederung eines Übergangsbereichs zwischen der sphärischen Aussparung für die Aufnahme des Kolbenkopfes und der Schmierbohrung, die die Drucktasche mit der Aussparung verbindet, eine erhebliche Spannungsreduzierung erreicht werden kann. Dabei ist der Übergangsbereich kegelstumpfförmig auszuführen und so auszubilden, daß er an die sphärische Aussparung tangential, kantenfrei anschließt. Allein durch diese Maßnahme läßt sich eine Spannungsreduzierung von etwa 50 % erreichen.
  • Die Ansprüche 2 bis 7 betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Gemäß Anspruch 2 ist es insbesondere vorteilhaft, daß der kegelstumpfförmige Übergangsbereich einen Winkelbereich von 10o bis 45o um die Achse der Schmierbohrung einnimmt.
  • Desweiteren können nach Anspruch 3 die Ein-Ausmündung der Schmierbohrung in die Drucktasche und in den Übergangsbereich kantenlos abgerundet sein, was zu einer weiteren erheblichen Spannungsreduzierung führt. Nach Anspruch 4 sollte der Krümmungsradius dieser abgerundeten Bereiche mindestens das 0,05-fache des Durchmessers der sphärischen Aussparung betragen.
  • Eine weitere Spannungsreduzierung kann nach Anspruch 5 dadurch erreicht werden, daß die die Drucktasche umgrenzenden und unterteilenden Druckfeldbegrenzungen mit einem Krümmungsradius abgerundet sind, der etwa der Höhe der Drucktasche entspricht.
  • Sofern die Gleitschuhe einen zeitlich umlaufenden Absatz aufweisen, ist es vorteilhaft, diesen Absatz mittels eines abgerundeten Absatzübergangs anzuformen. Der Krümmungsradius dieses Absatzübergangs sollte dabei nach Anspruch 7 ebenfalls das 0,05-fache des Durchmessers der sphärischen Aussparung betragen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen:
    • Fig. 1
    einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Gleitschuh und den Kolben der Axialkolbenmaschine;
    Fig. 2
    einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Gleitschuh in vergrößerter Darstellung;
    Fig. 3
    eine Axialkolbenmaschine, in welche der erfindungsgemäß weitergebildete Gleitschuh eingebaut ist;
    Fig. 4
    einen Schnitt durch einen Gleitschuh und einen Kolben einer Axialkolbenmaschine nach dem Stand der Technik;
    Fig. 5
    einen Schnitt durch einen Gleitschuh gemäß dem Stand der Technik in vergrößerter Darstellung.
  • Figur 3 zeigt einen Schnitt durch eine Axialkolbenmaschine mit dem erfindungsgemäß weitergebildetem Gleitschuh. Da der grundsätzliche Aufbau der in Figur 3 dargestellten Axialkolbenmaschine hinlänglich bekannt ist, werden nachfolgend lediglich die zum Verständnis der erfindungsgemäßen Weiterbildung notwendigen Komponenten angesprochen.
  • Die in Figur 3 dargestellte Axialkolbenmaschine ist in Schrägscheibenbauweise mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgeführt und umfaßt in bekannter Weise ein hohlzylindrisches Gehäuse 1 mit einem stirnseitig offenen Ende, einen am Gehäuse 1 befestigten, dessen offenes Ende verschließenden Anschlußblock 2, eine Schrägscheibe 3, einen Steuerkörper 4, eine Triebwelle 5 und eine Zylindertrommel 6.
  • Die Schrägscheibe 3 ist als sogen. Schwenkscheibe ausgebildet und stützt sich mit zwei, mit gegenseitigem Abstand parallel zur Schwenkrichtung verlaufenden Lagerflächen unter hydrostatischer Entlastung an zwei entsprechend geformte Lagerschalen 7 ab. Die hydrostatische Entlastung erfolgt in bekannter Weise über Drucktaschen 8, die in den Lagerschalen 7 ausgebildet sind und über Anschlüsse 9 mit Druckmittel versorgt werden. Eine in einer Ausbuchtung der zylindrischen Gehäusewandung untergebrachte Stelleinrichtung 10 greift über einen sich in Richtung des Anschlußblocks 2 erstreckenden Arm 11 an der Schrägscheibe 3 an und dient zum Verschwenken derselben um eine zur Schwenkrichtung senkrechte Schwenkachse.
  • Der Steuerkörper 4 weist zwei durchgehende Öffnungen in Form von nierenförmigen Steuerschlitzen auf, die über einen Druckkanal 12 bzw. einen Saugkanal 13 an eine nicht gezeigte Druck- und Saugleitung angeschlossen sind. Die Triebwelle 5 ist in dem Gehäuse 1 und in dem Anschlußblock 2 drehbar gelagert. Die Triebwelle 5 durchsetzt im Inneren des Gehäuses 1 weiterhin eine zentrische Durchgangsbohrung 14 der Schrägscheibe 3 sowie eine zentrische Durchgangsbohrung in der Zylindertrommel 6.
  • Die Zylindertrommel 6 ist mittels einer Keilnut-Verbindung 15 drehfest mit der Triebwelle 5 verbunden. Die Zylindertrommel 6 weist im wesentlichen axial verlaufende, abgestufte Zylinderbohrungen 16, 17 auf, die gleichmäßig auf einem zur Triebwellenachse koaxialen Teilkreis angeordnet sind. Die Zylinderbohrungen 16, 17 münden an der Zylindertrommel-Stirnseite 18 direkt und an der dem Steuerkörper 4 zugewandten Seite über Mündungskanäle 19, 20 auf die Steuerschlitze 21, 22 des Steuerkörpers 4 aus. Um die Zylinderbohrungen 16, 17 sind Laufbuchsen 23, 24 eingesetzt. Die Zylinderbohrungen 16, 17 einschließlich der Laufbuchsen 23, 24 sind hier als Zylinder 25, 26 bezeichnet. Innerhalb dieser Zylinder 25, 26 verschiebbar angeordnete Kolben 27, 28 sind an ihren der Schrägscheibe 3 zugewandten Enden mit Kugelköpfen 29, 30 versehen. Die Kugelköpfe 29, 30 sind in Gleitschuhen 31, 32 gelagert. Jeder Gleitschuh 31, 32 ist an seinem der Gleitscheibe 33 der Schrägscheibe 3 zugewandten Gleitschuhboden mit einer in den Figuren 1 bis 4 erkennbaren und nachfolgend noch erläuterten Drucktasche versehen, die über je eine Schmierbohrung 36, 37 in den Gleitschuhen 31, 32 und je eine den Kolbenkopf 29, 30 durchdringende Kolbenbohrung 38. 39 mit dem Arbeitsraum der Zylinder 25, 26 verbunden ist. Die Drucktaschen werden daher mit dem in den Zylindern 25, 26 beinhalteten Druckmedium beaufschlagt, was einer hydrostatischen Entlastung der Gleitschuhe dient.
  • Während des Betriebs der Axialkolbenmaschine bewirkt das über die Kolbenbohrungen 38, 39 und die Schmierbohrungen 36, 37 in die Drucktaschen nachfließende Druckmedium ein Abheben der Gleitschuhe 31, 32 von der Gleitscheibe 33 der Schrägscheibe 3, so daß eine unmittelbare metallische Berührung der Gleitschuhe 31, 32 mit der Gleitscheibe 33 der Schrägscheibe 3 vermieden wird.
  • Nachfolgend wird zur besseren Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Weiterbildung zunächst ein konventionell ausgebildeter Gleitschuh sowie die Verbindung des konventionellen ausgebildeten Gleitschuhs mit einem Kolben der Axialkolbenmaschine anhand der Figuren 4 und 5 beschrieben.
  • Figur 4 zeigt die Verbindung eines Kolbens 27 der Axialkolbenmaschine mit einem konventionell ausgebildeten Gleitschuh 31. Der Gleitschuh 31 weist in seinem oberen Bereich eine sphärische Ausnehmung 40 auf, die den kugelförmig ausgebildeten Zylinderkopf 29 aufnimmt. Wie bereits beschrieben, weist der Kolben 27 eine Kolbenbohrung 28 auf, die sich in einen aufgeweiteten Bereich 38a, einen verjüngten Bereich 38b, einen Drosselbereich 38c und einen Ausmündungsbereich 38d untergliedert. Der Ausmündungsbereich 38d der Kolbenbohrung 38 befindet sich in jeder im Betrieb auftretenden Winkelstellung des Kolbens 27 gegenüber dem Gleitschuh 31 in Überlappung mit einem Einmündungsbereich 36a der Schmierbohrung 36 des Gleitschuhs 31. Durch die Kolbenbohrung 38 und die Schmierbohrung 36 wird ein kontinuierliches, gedrosseltes Nachfließen des Druckmediums aus dem nicht dargestellten Zylinder in die Drucktasche 41 am Gleitschuhboden 34 bewirkt, so daß das während des Schmiervorganges aus der Drucktasche 41 abfließende Druckmedium stets nachfließen kann.
  • Figur 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Gleitschuhs 31. Wie aus Figur 5 weiterhin zu erkennen, wird die Drucktasche 41 durch Druckfeldbegrenzungen 42 bis 45 umgrenzt und unterteilt. Ferner ist an den Gleitschuh 31 zur Vergrößerung der Gleitfläche ein randseitig umlaufender Absatz 46 angeformt.
  • Wie aus Figur 5 ohne weiteres zu erkennen, geht die sphärische Ausnehmung 40 unmittelbar in den Einmündungsbereich 36a der Schmierbohrung 36 über. Der Übergang zwischen der sphärischen Ausnehmung 40 und der Schmierbohrung 36 ist daher entlang mehrerer Kanten 49 scharfkantig ausgebildet. Wie Untersuchungen der Anmelderin gezeigt haben, führt die an dieser Stelle vorhandene hohe Kerbwirkung zum vorzeitigen Ausfall durch Bruch der Gleitschuhe 31 während des Betriebs der Axialkolbenmaschine. Die Spannungsbelastbarkeit der bekannten Gleitschuhe ist daher erheblich begrenzt. Desweiteren weisen die in Figur 5 dargestellten bekannten Gleitschuhe im Bereich der Anformung des Absatzes 46 eine weitere scharfkantig ausgebildete Kante 47 auf, die die Spannungsbelastbarkeit des bekannten Gleitschuhs 31 weiter vermindert. Eine weitere Reduzierung der Spannungsbelastbarkeit der bekannten Gleitschuhe 31 bewirken die entlang der Kanten 48 scharfkantig ausgebildeten Druckfeldbegrenzungen 42 bis 45 am Gleitschuhboden 34.
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Weiterbildung des Gleitschuhs 31, mit welcher die mechanische Spannungsbelastbarkeit des Gleitschuhs 31 erheblich erhöht wird.
  • Figur 1 zeigt einen in den erfindungsgemäß weitergebildeten Gleitschuh 31 eingesetzten Kolben 27 der Axialkolbenmaschine. Die Unterschiede des erfindungsgemäß weitergebildeten Gleitschuhs 31 gegenüber einem konventionellen Gleitschuh sind im Detail aus Figur 2 zu erkennen.
  • Erfindungswesentlich schließt sich an die sphärische Ausnehmung 40 ein kegelstumpfförmig ausgebildeter Übergangsbereich 50 tangential, kantenfrei an. Dabei bildet die Mantelfläche des kegelstumpfförmigen Übergangsbereichs 50 die tangentiale Fortsetzung der sphärischen Aussparung 40. Durch den kegelstumpfförmigen Übergangsbereich 40 ergibt sich eine optimierte Einleitung und Verteilung der Kolbenkraft im Gleitschuh 31 mit daraus resultierender Spannungsreduktion und Erhöhung der Belastbarkeit. Die Bruchgrenze wird gegenüber konventionellen Gleitschuhen erst bei wesentlich größeren Kolbenkräften erreicht. Die erzielte Spannungsreduzierung beträgt ca. 50 %.
  • Der kegelstumpfförmige Übergangsbereich 50 ist vorzugsweise in einem Winkelbereich zwischen 10o und 45o um die Achse 51 der Schmierbohrung 36 bzw. der Symmetrieachse des gesamten Gleitschuhs 31 vorzusehen. Der Winkelbereich, in dem der kegelstumpfförmige Übergangsbereich 50 vorzugsweise anzuordnen ist, ist in Figur 2 durch eine Kreuzschraffur 57 veranschaulicht. Der kegelförmige Übergangsbereich ist zur besseren Erkennbarkeit durch eine verstärkte Linienführung wiedergegeben.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Gleitschuhs 31, die eine weitere Spannungsreduzierung bewirkt, ist der Einmündungsbereich 52 und der Ausmündungsbereich 53 der Schmierbohrung 36 abgerundet ausgeführt. Der Krümmungsradius des abgerundet ausgebildeten Einmündungsbereichs 52 und Ausmündungsbereich 53 der Schmierbohrung 36 beträgt vorzugsweise mindestens das 0,05-fache des Durchmessers d der sphärischen Ausnehmung 40, bzw. des Durchmessers des kugelförmig ausgebildeten Kolbenkopfes 29.
  • Desweiteren ist vorzugsweise ein abgerundet ausgebildeter Absatzübergang 54 zwischen dem Absatz 46 und der Mantelfläche 55 des Gleitschuhs 31 vorzusehen. Der Krümmungsradius des Absatzübergangs 54 sollte vorzugsweise ebenfalls zumindestens das 0,05-fache des Durchmessers der sphärischen Ausnehmung 40 bzw. des Durchmessers des Kolbenkopfes 29 betragen.
  • Eine weitere erfindungsgemäße vorzugsweise Weiterbildung liegt in der Ausbildung der Druckfeldbegrenzungen 42 bis 45. Erfindungsgemäß sind die konventionell scharfkantig ausgebildeten Druckfeldbegrenzungen zur gleichmäßigen Aufteilung der eingeleiteten Kräfte mit Radien zu versehen, die ungefähr der Höhe h der Einstiche bzw. der Höhe der Drucktasche 41 entsprechen.
  • Durch die aufgezeigten Geometrieoptimierungen, insbesondere durch das Vorsehen eines kegelstumpfförmigen Übergangsbereichs 50, wird eine erhebliche Spannungsreduzierung von mindestens 50 % erreicht. Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine kann daher unter Verwendung der erfindungsgemäß weitergebildeten Gleitschuhe 31 im Druckbereich bei 500 bar eingesetzt werden.

Claims (7)

  1. Axialkolbenmaschine mit in einer Zylindertrommel (6) angeordneten Zylindern (25, 26), in denen Kolben (27, 28) bewegbar sind, deren Kolbenköpfe (29, 30) sich mittels Gleitschuhen (31, 32) gegen eine Schräg- oder Taumelscheibe (3) gleitend abstützen,
    wobei jeder Gleitschuh (31, 32) eine sphärische Aussparung (40) zur Aufnahme des zugeordneten Kolbenkopfes (29) aufweist und an dem auf der Schräg- oder Taumelscheibe (3) gleitenden Gleitschuhboden (34) eine Drucktasche (41) vorgesehen ist, die über eine in die Aussparung (40) einmündende Schmierbohrung (36) und eine den zugeordneten Kolbenkopf (29) durchdringende Kolben-Bohrung (38) mit dem Druckmedium des zugeordneten Zylinders (25) in Verbindung steht,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen der sphärischen Aussparung (40) und der Schmierbohrung (36) ein kegelstumpfförmiger Übergangsbereich (50) vorgesehen ist, der an die sphärische Aussparung (40) tangential, kantenfrei anschließt.
  2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der kegelstumpfförmige Übergangsbereich (50) in einem Winkelbereich von 10o bis 45o um die Achse (51) der Schmierbohrung (36) liegt.
  3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an der Ein- und Ausmündung jeder Schmierbohrung (36) kantenlose, abgerundete Bereiche (52, 53) vorgesehen sind.
  4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die abgerundeten Bereiche (52, 53) einen Krümmungsradius aufweisen, der mindestens das 0,05-fache des Durchmessers (d) der sphärischen Aussparung (40) beträgt.
  5. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Drucktasche (41) durch abgerundete Druckfeldbegrenzungen (42-45) umgrenzt und/oder unterteilt ist, deren Krümmungsradius etwa der Höhe der Drucktasche (41) entspricht.
  6. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß jeder Gleitschuh (31) an seinem an die Schräg- oder Taumelscheibe (3) angrenzenden Ende einen seitlich umlaufenden Absatz (46) aufweist, der mittels eines abgerundeten Absatzübergangs (54) angeformt ist.
  7. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Absatzübergang (54) einen Krümmungsradius aufweist, der mindestens das 0,05-fache des Durchmessers der sphärischen Aussparung (40) beträgt.
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