EP0785359B1 - Gewichtsoptimierter, mehrteiliger Gleitschuh - Google Patents

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EP0785359B1
EP0785359B1 EP97100745A EP97100745A EP0785359B1 EP 0785359 B1 EP0785359 B1 EP 0785359B1 EP 97100745 A EP97100745 A EP 97100745A EP 97100745 A EP97100745 A EP 97100745A EP 0785359 B1 EP0785359 B1 EP 0785359B1
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EP
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sliding
sliding part
shoe
shoe according
supporting body
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Ralf Lemmen
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Brueninghaus Hydromatik GmbH
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Publication date
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    • F05C2253/12—Coating

Definitions

  • the invention relates to a sliding shoe for use in an axial or radial piston machine.
  • a multi-part designed shoe after Preamble of claim 1 for use in hydrostatic machinery is disclosed in US 5,392,693A described.
  • This known shoe consists of a support member and one inserted therein step cylindrical sliding part, the larger one Cylinder stage forms a flange from a Retaining device is engaged, which in the Functional operation a lifting of the shoe from the associated swashplate prevented.
  • the support body is placed in a cap shape on the smaller cylinder step.
  • the support part has a spherical recess in the Ring part surrounding ring part, which at the 3 to 5 for the positive rear grip of the spherical head associated piston is deformed radially inward.
  • a Targeted material selection is through the two-part Subdivision of the slide shoe allows, because for that Sliding part in addition to low specific weight only for good sliding properties, but not for that mechanical strength must be respected, whereas for the support body in addition to low specific weight in essential to a high mechanical strength pay attention while the sliding properties of this Material are irrelevant.
  • the invention is based, with one Sliding shoe of the type specified initially supports the To improve sliding part.
  • the support body has a flange at its end facing the sliding sole on, in which a step extension of the insert hole is arranged, the second cylinder section in the Bordered step recess.
  • the sliding part is in Shape of a stepped cylinder with sections different diameter, the at a recess for receiving the ball head of the assigned piston adjacent section to the Diameter of this recess can be adjusted. there the ball head of the piston transfers the supporting force directly on the sliding part, which is on the outside of the Support body is surrounded.
  • the Support body is preferably made of aluminum or one Aluminum alloy.
  • Light metals are particularly suitable Titanium or a titanium alloy.
  • the sliding part is preferably made of a ceramic material. All materials that can be used as bearings are particularly suitable, such as Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiC and Si 3 N 4 .
  • An articulated connection between the shoe and one associated pistons can be designed in a simple manner, if according to claim 5 facing away from the sliding sole End region of the sliding block of the support body, the sliding part surmounted.
  • the sliding part can be supported on the supporting part further improve if according to claim 6, the diameter of the first cylinder section with the diameter of the Recess for receiving the ball head essentially matches.
  • the invention relates to a development of the sliding shoes 10, 11.
  • the invention not limited to use with axial piston machines and is equally suitable Way of use in connection with radial piston machines.
  • Figures 1 to 3 show different embodiments of the Sliding shoes 10. All of the exemplary embodiments have in common that the sliding block 10 in a support body 30 and an inserted in the support body 30 and with this connected sliding part 31 is divided. While the sliding part 31 on the adjacent sliding surface 20 e.g. sliding, swashplate or swashplate is present, the connection with the associated piston (5 in Figure 5) made.
  • the support body 30 in the illustrated in Figures 1 to 3 Embodiments an at least partially spherical recess 32 in which the spherical piston head (7 in Figure 5) can be inserted. On the The connection between the piston and the support body is exactly based on FIGS. 6 and 7 received.
  • the sliding block has on its underside sliding sole 35 for hydrostatic relief a pressure pocket 34 which, via a lubrication hole 33 with the recess 32 in Connection is established.
  • a pressure pocket 34 which, via a lubrication hole 33 with the recess 32 in Connection is established.
  • the subdivision of the sliding block 10 into a sliding part 31 is essential to the invention a material with good sliding properties and a support body 30 made of one material high mechanical strength. Since only the material for the sliding part 31 Sliding properties, but not the requirements for mechanical strength in the The foreground and vice versa for the material of the support body are mechanical Strength with respect to tensile and bending stress is essential Sliding properties are insignificant due to the lack of contact with the sliding surface 20, This creates greater scope for the targeted selection of suitable materials low specific weight. Both for the sliding part, but especially for the Support bodies can use materials that are opposite one conventional glide shoes have a significantly lower weight. Thereby the weight of the entire sliding shoe 10 can be significantly reduced overall, which causes a reduction in the centrifugal force acting on the sliding block 10.
  • AL Zu Mg Cu 1.5%, Ti A16V4 are particularly suitable.
  • Ceramic materials in particular Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiC and Si 3 N 4 , are particularly suitable for the sliding part 31.
  • a lead-bronze alloy and other plain bearing materials can also be considered.
  • the sliding part 31 is annular, while the sliding part 31 in Figure 2 has a disc-shaped shape and of the Lubrication hole 33 is penetrated centrally.
  • the sliding part 31 is designed in the form of a stepped cylinder, which is into a first cylinder section 31a adjoining the recess 32 and one second cylinder section 31b forming the sliding sole 35.
  • the first Cylinder section 31a forms the lower end of the recess 32 and is in this Area shaped in the same way as the support body 30 in the exemplary embodiments 1 and 2.
  • the second cylinder section 31b adjoins the sliding surface 20 of the Swashplate, swashplate or swashplate and takes up the pressure pocket 34.
  • the lubrication hole 33 is completely in the sliding part 31 educated.
  • the embodiment shown in Figure 3 has the advantage that the supporting force of the spherical cylinder head 7 of the piston 5 directly onto the sliding part 31 is transmitted and thus stresses at the interface between the support body 30 and the sliding part 31 can be avoided.
  • the support body 30 surrounding the sliding part 31 but absorbs the outward forces, which is essential if the sliding part 31 from a brittle material, in particular from a Ceramic material.
  • Figure 4 shows the exemplary design of the sliding sole 35 of an inventive Slide shoe according to one of those shown in Figures 1 to 3 Embodiments. You can see the mouth of the lubrication hole 33, which in the Pressure pocket 34 opens.
  • the pressure pocket 34 can be one or more Subdivisions 36 can be divided like a labyrinth in order to ensure the rapid escape of the Counteract pressure medium and thus improve the hydrostatic relief.
  • Figures 6 and 7 show two embodiments of an articulated connection between the slide shoe 10 according to the invention and the associated piston 5.
  • a ball head 40 is attached to the piston 5 formed, which engages in the spherical recess 41 of the shoe 10.
  • the Ball head connection 40, 41 enables within a predetermined angular range a free angle adjustment of the slide shoe 10 with respect to the longitudinal axis 43 of the piston.
  • the piston 5 is designed as a hollow piston.
  • the cylinder side The open piston cavity 46 is on the sliding shoe side through a lubricant channel 47 extended.
  • the funnel-shaped mouth areas 48 and 49 of the lubrication hole 33 or the lubricant channel 47 overlap in each angular position that the Sliding shoe 10 can take against the longitudinal axis 43 of the piston 5, so that in a continuous flow of lubricant from piston cavity 46 at each angular position to the pressure pocket 34 shown in FIGS. 1 to 4.
  • the present invention is not limited to the exemplary embodiments shown. Rather, there are various geometric shapes used in the support body 30 Sliding part 31 possible. It is also conceivable that the sliding part 31 in turn has several parts trained, e.g. through several sliding blocks arranged on a circular line.
  • Another sliding layer 52 is located on at least part or all of it spherical articular surface 53, which is concave in the embodiment according to FIG. 8 is formed and forms the recess 32, but also convex on a ball head 44 7 can be formed.
  • the recess 32 extends surrounding ring wall 54 of the support body 30 and the arranged on the inner surface spherical joint surface 53 with the sliding layer 52 over the center of the spherical shape out to the side facing away from the sliding sole 35 so far that the ball head 40 of the associated pistons 5, 6 is engaged on the one hand and on the other the Joint mobility of the joint connection is guaranteed. It can also do this the sliding layer 52 or a corresponding thicker sliding part in the recess 32 be held positively.
  • the spherical joint surface 53 thus has one spherical shape. This also applies to the sliding layer 52, whereby this is on the side facing away from the sliding sole 35 up to the free edge of the spherical Joint surface 53 may extend or may have an axial distance therefrom.
  • the Lubrication hole 33 also passes through sliding layer 52.
  • the sliding shoe 30 has the sliding sole 35 on it Side one of the annular wall 57 radially projecting flange 55 with one to the Stepped surface 56 facing away from the sliding sole 35 for an arrow has indicated hold-down 57, it is advantageous to the preferred a step surface 56 extending at right angles to the longitudinal central axis of the sliding block 30 Sliding layer 58 made of a material with good sliding properties and preferably also low specific weight.
  • the sliding layer can also be attached to the Step surface 56 adjoining cylindrical peripheral wall portion of the ring wall 54 as Sliding layer 58a can be arranged.
  • the coating material of the sliding layer 51 and / or 52 and / or 58 or 58a has in addition to the necessary adhesion to the base material of the support body 30 still sufficient Sliding properties as well as abrasion resistance and preferably also a low specific one Show weight. Because the aforementioned sliding layer or sliding layers in comparison with an inserted sliding part 31 according to the previously described exemplary embodiments has a smaller volume, plays the specific weight of the sliding layer or Sliding layers according to FIG. 8 are of less importance, and therefore they can Sliding layers in the context of the invention consist of a light material, e.g. out a ceramic material of the types already described, or from a material usual larger specific weight, as is the case with conventional sliding materials, e.g.
  • the overlay or overlay essentially increases the magnification of the Wear resistance and the lifespan of the sliding block 30, which is also used for Weight reduction and thus to improve the dynamic properties contribute if at the same time made of a material of low specific weight consist.
  • the sliding layer or Sliding layers 51, 52, 58, 58a according to FIG. 8 as inserted in the support body 30 to design sliding parts.
  • the sliding layers are a greater thickness than e.g. have about 0.3 to 0.5 mm, it is particularly advantageous to a Use material of lower specific weight because in these cases the Volume proportion with respect to the volume of the support body 30 is larger and thus for Weight reduction of the shoe 10 can be contributed.
  • the respective sliding layer 51, 52, 58, 58a forms a sliding sheet, and 8 is therefore also designated by the reference number 31 in FIG.
  • such sliding parts 31 can also be used in recesses 58b, as is the case Fig. 8 shows.
  • the convergent shape of the ring wall 54 is after the insertion of the associated ball head 40 into the recess 32 by bending or indentation is produced, the ring wall 54 being permanently deformed. So that associated sliding layer 52 or a corresponding sliding part participate in this deformation In such a case, it is advantageous to use a material that corresponds is deformable or bendable.
  • the pressure pocket 34 can be replaced by one or several subdivisions 36 can be divided like a labyrinth in order to ensure the rapid escape of the Counteract pressure medium and thus improve the hydrostatic relief.
  • the sliding layer 51 is also on the Base area of the pressure pocket 34.
  • the sliding layer 51 is applied by a coating process, where not only the sliding sole surface, but also the base surfaces of the Subdivisions 36 are co-coated, which is easier in this case than another Measure to cover subdivisions 36.
  • the Base area of the pressure pocket 34 also passes through the lubrication bore 32 Coating as shown in Fig. 8.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Gleitschuh zur Verwendung in einer Axial- oder Radialkolbenmaschine.
Ein mehrteilig ausgebildeter Gleitschuh nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zur Verwendung in hydrostatischen Maschinen ist in der US 5 392 693 A beschrieben. Dieser vorbekannte Gleitschuh besteht aus einem Stützteil und einem darin eingesetzten stufenzylindrischen Gleitteil, dessen größere Zylinderstufe einen Flansch bildet, der von einer Rückhaltevorrichtung hintergriffen ist, die im Funktionsbetrieb ein Abheben des Gleitschuhs von der zugehörigen Schiefscheibe verhindert. Der Stützkörper ist kappenförmig auf die kleinere Zylinderstufe aufgesetzt. Das Stützteil weist eine eine sphärische Ausnehmung im Gleitteil umgebende Ringwand auf, die bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 3 bis 5 für den formschlüssigen Hintergriff des kugelförmigen Kopfes eines zugehörigen Kolbens radial nach innen verformt wird.
Aus der DE 36 27 652 A1 ein zweiteiliger Gleitschuh mit einer an die Gleitfläche angrenzenden Gleitschicht aus einem Keramik-Material und einem Stützkörper aus einem gehärteten Lagerstahl zu entnehmen. Durch die an der Gleitsohle angeordnete Keramik-Schicht soll einem Festfressen der Gleitschuhe entgegengewirkt werden.
Aus der US 3 263 623 A ist ebenfalls ein zweiteiliger Gleitschuh bekannt. Das ringförmig ausgebildete Gleitteil ist dabei so angeordnet, daß es mit einer Drucktasche zur hydraulischen Entlastung des Gleitschuhs nicht in Berührung steht. Auf diese Weise wird Leckverlusten entgegengewirkt, die entstehen können, wenn das poröse Material des Gleitteils mit der Drucktasche in Verbindung käme.
Bei hohen Drehzahlen von hydrostatischen Maschinen werden die Gleitschuhe mit erheblichen Fliehkräften belastet. Diese bewirken ein Verkippen der Gleitschuhe, was zu einer Beschädigung der Gleitschuhe und/oder der auf der Schrägoder Taumelscheibe ausgebildeten Gleitfläche führt.
Es besteht daher die Forderung, die auf die Gleitschuhe einwirkenden Fliehkräfte und Schwungmassen zu vermindern und somit einen höheren Drehzahlbereich beim Betrieb der hydrostatischen Maschine zu ermöglichen.
Der aus US 5 392 693 A entnehmbaren Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zur Verminderung der auf die Gleitschuhe einwirkenden Fliehkraft das Eigengewicht der Gleitschuhe vermindert werden muß. Dies wird dadurch erreicht, daß der Gleitschuh in einen Stützkörper und ein in diesen eingesetztes Gleitteil untergliedert wird und für das Gleitteil ein Material mit guten Gleiteigenschaften bei gleichzeitig geringem spezifischen Gewicht und für den Stützkörper ein Material hoher mechanischer Festigkeit bei ebenfalls gleichzeitig geringem spezifischen Gewicht ausgewählt wird. Eine gezielte Materialauswahl wird durch die zweiteilige Untergliederung des Gleitschuhs ermöglicht, da für das Gleitteil neben geringem spezifischen Gewicht lediglich auf gute Gleiteigenschaften, nicht jedoch auf die mechanische Festigkeit geachtet werden muß, wohingegen für den Stützkörper neben geringem spezifischen Gewicht im wesentlichen auf eine hohe mechanische Festigkeit zu achten ist, während die Gleiteigenschaften dieses Materials unerheblich sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Gleitschuh der eingangs angegebenen Art die Abstützung des Gleitteils zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Bei dem erfindungsgemäßen Gleitschuh weist der Stützkörper an seinem der Gleitsohle zugewandten Ende einen Flansch auf, in dem eine Stufenerweiterung des Einsatzloches angeordnet ist, wobei der zweite Zylinder-Abschnitt in die Stufenausnehmung einfaßt. Hierbei ist das Gleitteil in Form eines Stufenzylinders mit Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers ausgebildet, wobei der an eine Ausnehmung zur Aufnahme des Kugelkopfes des zugeordneten Kolbens angrenzende Abschnitt an den Durchmesser dieser Ausnehmung angepaßt sein kann. Dabei überträgt der Kugelkopf des Kolbens die Stützkraft unmittelbar auf das Gleitteil, das außenseitig von dem Stützkörper umgeben ist.
Die Ansprüche 2 bis 4 beziehen sich auf eine vorteilhafte Materialauswahl für den Stützkörper und das Gleitteil. Der Stützkörper besteht vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Besonders geeignete Leichtmetalle sind Titan oder eine Titanlegierung.
Das Gleitteil besteht vorzugsweise aus einem keramischen Material. Besonders geeignet sind alle als Lager verwendbare Materialen wie z.B. Al2O3, ZrO2, SiC und Si3N4.
Eine Gelenkverbindung zwischen dem Gleitschuh und einen zugehörigen Kolben läßt sich in einfacher Weise gestalten, wenn gemäß Anspruch 5 im der Gleitsohle abgewandten Endbereich des Gleitschuhs der Stützkörper das Gleitteil überragt.
Die Abstützung des Gleitteils am Stützteil läßt sich weiter verbessern, wenn gemäß Anspruch 6 der Durchmesser des ersten Zylinder-Abschnitts mit dem Durchmesser der Ausnehmung zur Aufnahme des Kugelkopfes im wesentlichen übereinstimmt.
Entsprechend Anspruch 7 kann das Gleitteil von einer Schmierbohrung durchdrungen sein.
Es ist zur hydrostatischen Entlastung des Gleitschuhs vorteilhaft, in der Gleitsohle des Gleitteils eine Drucktasche anzuordnen, in die die Schmierbohrung mündet.
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele von Gleitschuhen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1
einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Gleitschuhs;
Fig. 2
einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Gleitschuhs;
Fig. 3
einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gleitschuhs;
Fig. 4
eine Draufsicht auf die Gleitsohle eines Gleitschuhs entsprechend einem der Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis 3;
Fig. 5
einen Schnitt durch eine Axialkolbenmaschine;
Fig. 6
einen Schnitt durch einen Gleitschuh mit zugehörigem Kolben, wobei der Kugelkopf am Kolben ausgebildet ist;
Fig. 7
einen Schnitt durch einen Gleitschuh mit zugehörigem Kolben, wobei der Kugelkopf am Gleitschuh ausgebildet ist;
Fig. 8
einen Schnitt durch einen Gleitschuh in abgewandelter Ausgestaltung.
Bei der in Figur 5 schematisch dargestellten Axialkolbenmaschine 1 ist eine Zylindertrommel 3 mit einer drehbar gelagerten Welle 2 kraftschlüssig verbunden. In der Zylindertrommel 3 sind radial gleichmäßig verteilte Zylinderbohrungen, nachfolgend als Zylinder 4 bezeichnet, angeordnet. In den Zylindern 4 sind Kolben 5, 6 verschiebbar gelagert, wobei sich die Kolbenköpfe 7, 8 an der Gleitfläche 20 einer feststehenden Schiefscheibe 9 über die Gleitschuhe 10, 11 abstützen. Die Zylinder 4 sind über Verbindungsöffnungen 12a, 12b und die Steueröffnungen 14, 15 einer Steuerplatte 16 mit den Druckleitungen 17 und 18 verbunden.
Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung der Gleitschuhe 10, 11. Jedoch ist die Erfindung nicht auf den Einsatz bei Axialkolbenmaschinen beschränkt und eignet sich in gleicher Weise zur Verwendung in Verbindung mit Radialkolbenmaschinen.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele der Gleitschuhe 10. Sämtlichen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß der Gleitschuh 10 in einen Stützkörper 30 und ein in den Stützkörper 30 eingesetztes und mit diesem verbundenes Gleitteil 31 untergliedert ist. Während das Gleitteil 31 an der angrenzenden Gleitfläche 20 z.B. einer Schräg-, Schief- oder Taumelscheibe gleitend anliegt, wird durch den Stützkörper 30 die Verbindung mit dem zugeordneten Kolben (5 in Figur 5) hergestellt. Dazu weist der Stützkörper 30 in den in Figur 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen eine zumindest teilweise sphärische Ausnehmung 32 auf, in welche der kugelförmig ausgebildete Kolbenkopf (7 in Figur 5) einführbar ist. Auf die Verbindung zwischen Kolben und Stützkörper wird anhand der Figuren 6 und 7 genau eingegangen.
Der Gleitschuh weist an seiner unterseitigen Gleitsohle 35 zur hydrostatischen Entlastung eine Drucktasche 34 auf, die über eine Schmierbohrung 33 mit der Ausnehmung 32 in Verbindung steht. Hinsichtlich der genauen Geometrie der Ausnehmung 32 und der Schmierbohrung 33, insbesondere im Bereich der Ausmündung der Schmierbohrung 33 in die Ausnehmung 32 und in die Drucktasche 34, wird auf das Gebrauchsmuster DE-Gbm 295 14 831.4 der gleichen Anmelderin verwiesen, dessen Offenbarung in die vorliegende Anmeldung zur Verkürzung der Darstellung durch Bezugnahme einbezogen wird.
Erfindungswesentlich ist die Untergliederung des Gleitschuhs 10 in ein Gleitteil 31 aus einem Material mit guten Gleiteigenschaften und einen Stützkörper 30 aus einem Material hoher mechanischer Festigkeit. Da für das Material des Gleitteils 31 lediglich die Gleiteigenschaften, nicht jedoch die Anforderungen an die mechanische Festigkeit im Vordergrund stehen und umgekehrt für das Material des Stützkörpers die mechanische Festigkeit in bezug auf Zug- und Biegebeanspruchung von wesentlicher Bedeutung ist, die Gleiteigenschaften jedoch mangels Berührung mit der Gleitfläche 20 unerheblich sind, entsteht ein größerer Spielraum für die gezielte Auswahl geeigneter Materialien mit geringem spezifischen Gewicht. Sowohl für das Gleitteil, besonders aber für den Stützkörper können Materialien zum Einsatz kommen, die gegenüber einem konventionellen Gleitschuh ein wesentlich geringeres Eigengewicht aufweisen. Dadurch kann das Gewicht des gesamten Gleitschuhs 10 insgesamt wesentlich verringert werden, was eine Reduzierung der auf den Gleitschuh 10 einwirkenden Fliehkraft bewirkt. Durch die erfindungsgemäße Trennung der Gleit- und Stützfunktion des Gleitschuhs durch Unterteilung in ein Gleitteil 31 und einen Stützkörper 30 kann daher die Drehzahl einer hydrostatischen Maschine, bei welcher die erfindungsgemäßen Gleitschuhe zum Einsatz kommen, erheblich erhöht werden, ohne daß die Gefahr der Beschädigung der Gleitschuhe und/oder der Gleitfläche der Taumel-, Schräg- oder Schiefscheibe besteht.
Für den Stützkörper 30 eignen sich besonders Leichtmetalle, insbesondere aus Aiuminium oder einer Aluminiumlegierung. Besonders geeignet sind AL Zu Mg Cu 1,5 %, Ti A16V4.
Für das Gleitteil 31 eignen sich besonders keramische Materialien, insbesondere Al2O3, ZrO2, SiC und Si3N4. In Betracht kommt jedoch auch eine Blei-Bronze-Legierung und sonstige Gleitlagerwerkstoffe.
Hinsichtlich der Form des Gleitteils 31 sind in den Figuren 1 bis 3 verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt. In Figur 1 ist das Gleitteil 31 ringförmig ausgebildet, während das Gleitteil 31 in Figur 2 eine scheibenförmige Form aufweist und von der Schmierbohrung 33 zentrisch durchdrungen wird.
In Figur 3 hingegen ist das Gleitteil 31 in Form eines Stufenzylinders ausgebildet, der sich in einen ersten, an die Ausnehmung 32 angrenzenden Zylinder-Abschnitt 31a und einen zweiten, die Gleitsohle 35 bildenden Zylinder-Abschnitt 31b untergliedert. Der erste Zylinder-Abschnitt 31a bildet den unteren Abschluß der Ausnehmung 32 und ist in diesem Bereich in gleicher Weise geformt wie der Stützkörper 30 in den Ausführungsbeispielen der Figur 1 und 2. Der zweite Zylinder-Abschnitt 31b grenzt an die Gleitfläche 20 der Taumel-, Schief- oder Schrägscheibe an und nimmt die Drucktasche 34 auf. Ferner ist in diesem Ausführungsbeispiel die Schmierbohrung 33 vollständig in dem Gleitteil 31 ausgebildet.
Das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, daß die Stützkraft von dem kugelförmigen Zylinderkopf 7 des Kolbens 5 unmittelbar auf das Gleitteil 31 übertragen wird und somit Spannungen an der Grenzfläche zwischen dem Stützkörper 30 und dem Gleitteil 31 vermieden werden. Der das Gleitteil 31 umgebende Stützkörper 30 nimmt jedoch die nach außen gerichteten Kräfte auf, was von wesentlicher Bedeutung ist, wenn das Gleitteil 31 aus einem spröden Material, insbesondere aus einem Keramikmaterial, besteht.
Figur 4 zeigt die beispielhafte Ausbildung der Gleitsohle 35 eines erfindungsgemäßen Gleitschuhs entsprechend einem der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele. Zu erkennen ist die Ausmündung der Schmierbohrung 33, die in die Drucktasche 34 einmündet. Die Drucktasche 34 kann durch eine oder mehrere Unterteilungen 36 labyrinthartig unterteilt sein, um dem schnellen Entweichen des Druckmittels entgegenzuwirken und somit die hydrostatische Entlastung zu verbessern.
Die Figuren 6 und 7 zeigen zwei Ausführungsformen einer Gelenkverbindung zwischen dem erfindungsgemäßen Gleitschuh 10 und dem zugeordneten Kolben 5.
Bei dem Ausführungsbeispiel entsprechend Figur 6 ist an den Kolben 5 ein Kugelkopf 40 angeformt, der in die sphärische Ausnehmung 41 des Gleitschuhs 10 eingreift. Die Kugelkopfverbindung 40, 41 ermöglicht innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs eine freie Winkeleinstellung des Gleitschuhs 10 gegenüber der Längsachse 43 des Kolbens.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 7 dagegen ist ein Kugelkopf 44 an dem Gleitschuh 10 angeformt, während der Kolben 5 eine sphärische Ausnehmung 45 aufweist. Auf diese Weise wird ebenfalls eine gelenkartige Verbindung zwischen dem Gleitschuh 10 und dem Kolben 5 verwirklicht.
Aus Gewichtsgründen ist der Kolben 5 als Hohlkolben ausgebildet. Der zylinderseitig offene Kolbenhohlraum 46 ist gleitschuhseitig durch einen Schmiermittelkanal 47 verlängert. Die trichterförmigen Ausmündungsbereiche 48 bzw. 49 der Schmierbohrung 33 bzw. des Schmiermittelkanals 47 überlappen sich in jeder Winkelstellung, die der Gleitschuh 10 gegenüber der Längsachse 43 des Kolbens 5 einnehmen kann, so daß in jeder Winkelstellung ein kontinuierlicher Schmiermittelfluß von dem Kolbenhohlraum 46 zu der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Drucktasche 34 ermöglicht wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind vielfältige geometrische Formen des in den Stützkörper 30 eingesetzten Gleitteils 31 möglich. Auch ist es denkbar, daß das Gleitteil 31 seinerseits mehrteilig ausgebildet ist, z.B. durch mehrere auf einer Kreislinie angeordnete Gleitklötze.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8, bei der gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist an der Gleitsohle 35 des Gleitschuhs 10 eine Gleitschicht 51 aus einem Material mit guten Gleiteigenschaften und vorzugsweise auch einem geringen spezifischen Gewicht angeordnet.
Eine weitere Gleitschicht 52 befindet sich auf wenigstens einem Teil oder der gesamten sphärischen Gelenkfläche 53, die beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 konkav ausgebildet ist und die Ausnehmung 32 bildet, jedoch auch konvex an einem Kugelkopf 44 gemäß Fig. 7 ausgebildet sein kann.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 erstrecken sich die die Ausnehmung 32 umgebende Ringwand 54 des Stützkörpers 30 und die an deren Innenfläche angeordnete sphärische Gelenkfläche 53 mit der Gleitschicht 52 über den Mittelpunkt der Kugelform hinaus zur der Gleitsohle 35 abgewandten Seite hin so weit, daß der Kugelkopf 40 des zugehörigen Kolbens 5, 6 zum einen hintergriffen wird und zum anderen die Gelenkbeweglichkeit der Gelenkverbindung gewährleistet ist. Außerdem kann hierdurch die Gleitschicht 52 oder ein entsprechendes dickeres Gleitteil in der Ausnehmung 32 formschlüssig gehalten werden. Die sphärische Gelenkfläche 53 weist somit eine kugelabschnittförmige Form auf. Dies gilt auch für die Gleitschicht 52, wobei diese sich auf der der Gleitsohle 35 abgewandten Seite bis zum freien Rand der sphärischen Gelenkfläche 53 erstrecken kann oder davon einen axialen Abstand aufweisen kann. Die Schmierbohrung 33 durchsetzt auch die Gleitschicht 52.
In solchen Fällen, in denen der Gleitschuh 30 an seiner die Gleitsohle 35 aufweisenden Seite einen von der Ringwand 57 radial vorspringenden Flansch 55 mit einer zur der Gleitsohle 35 abgewandten Seite hin weisenden Stufenfläche 56 für einen durch einen Pfeil angedeuteten Niederhalter 57 aufweist, ist es vorteilhaft, an der sich vorzugsweise rechtwinklig zur Längsmittelachse des Gleitschuhs 30 erstreckenden Stufenfläche 56 eine Gleitschicht 58 aus einem Material mit guten Gleiteigenschaften und vorzugsweise auch geringem spezifischen Gewicht anzuordnen. Die Gleitschicht kann auch an dem sich an die Stufenfläche 56 anschließenden zylindrischen Umfangswandabschnitt der Ringwand 54 als Gleitschicht 58a angeordnet sein.
Der Beschichtungswerkstoff der Gleitschicht 51 und/oder 52 und/oder 58 bzw. 58a hat neben der nötigen Haftung an den Grundwerkstoff des Stützkörpers 30 noch ausreichende Gleiteigenschaften sowie Abriebfestigkeit und vorzugsweise auch ein geringes spezifisches Gewicht aufzuweisen. Da die vorgenannte Gleitschicht oder Gleitschichten im Vergleich mit einem eingesetzten Gleitteil 31 gemäß den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ein geringeres Volumen aufweist, spielt das spezifische Gewicht der Gleitschicht oder Gleitschichten gemäß Fig. 8 eine geringere Bedeutung, und deshalb können diese Gleitschichten im Rahmen der Erfindung aus einem leichten Material bestehen, z.B. aus einem keramischen Material der bereits beschriebenen Arten, oder aus einem Material üblichen größeren spezifischen Gewichtes, wie es bei üblichen Gleitmaterialien, z.B. Metallen mit Gleiteigenschaften, üblich ist. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 dienen die Gleitschicht oder Gleitschichten somit im wesentlichen der Vergrößerung der Verschleißfestigkeit und der Lebensdauer des Gleitschuhs 30, wobei sie auch zur Gewichtsverminderung und somit zur Verbesserung der dynamischen Eigenschaften beitragen, wenn sie gleichzeitig aus einem Material geringen spezifischen Gewichts bestehen.
Es ist im Rahmen der Erfindung möglich und vorteilhaft, auch die Gleitschicht oder Gleitschichten 51, 52, 58, 58a gemäß Fig. 8 als in den Stützkörper 30 eingesetzte Gleitteile auszugestalten. In solchen Fällen oder auch dann, wenn die Gleitschichten eine größere Dicke als z.B. etwa 0,3 bis 0,5 mm aufweisen, ist es besonders vorteilhaft, ein Material geringeren spezifischen Gewichts zu verwenden, weil in diesen Fällen der Volumenanteil bezüglich des Volumens des Stützkörpers 30 größer ist und somit zur Gewichtsverminderung des Gleitschuhs 10 beigetragen werden kann. Bei dickerer Ausgestaltung bildet deshalb die jeweilige Gleitschicht 51, 52, 58, 58a ein Gleittuch, und deshalb sind die Gleitschichten in Fig. 8 auch mit der Bezugszahl 31 bezeichnet. Außerdem können solche Gleitteile 31 auch in Ausnehmungen 58b eingesetzt sein, wie es Fig. 8 zeigt.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 wird die konvergente Form der Ringwand 54 nach dem Einsetzen des zugehörigen Kugelkopfes 40 in die Ausnehmung 32 durch Einbiegen oder Eindrücken hergestellt, wobei die Ringwand 54 bleibend verformt wird. Damit die zugehörige Gleitschicht 52 oder ein entsprechendes Gleitteil diese Verformung mitmachen kann, ist es vorteilhaft, in einem solchen Fall ein Material zu verwenden, das entsprechend verformbar bzw. biegbar ist.
Auch beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 kann die Drucktasche 34 durch eine oder mehrere Unterteilungen 36 labyrinthartig unterteilt sein, um dem schnellen Entweichen des Druckmittels entgegenzuwirken und somit die hydrostatische Entlastung zu verbessern.
Wie aus Fig. 8 zu entnehmen ist, befindet sich die Gleitschicht 51 auch auf der Grundfläche der Drucktasche 34. Dies ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch vorgegeben, daß die Gleitschicht 51 durch ein Beschichtungsverfahren aufgebracht wird, bei dem nicht nur die Gleitsohlenfläche, sondern auch die Grundflächen der Unterteilungen 36 mitbeschichtet werden, was in diesem Falle einfacher ist als eine andere Maßnahme, die Unterteilungen 36 abzudecken. Bei einer solchen Beschichtung auch der Grundfläche der Drucktasche 34 durchsetzt die Schmierbohrung 32 auch diese Beschichtung, wie es Fig. 8 zeigt.

Claims (8)

  1. a) Gleitschuh (10) zum gleitenden Abstützen der Kolben (5, 6) einer Axial- oder Radialkolbenmaschine gegen eine Gleitfläche (20),
    b) bestehend aus einem mit dem zugeordneten Kolben (5) in Verbindung stehenden Stützkörper (30),
    c) der ein axial durchgehendes Einsatzloch aufweist,
    d) in den ein Gleitteil (31) eingesetzt ist,
    e) das mit dem Stützkörper (30) verbunden ist,
    f) und an einem Stirnende eine Gleitsohle (35) zur gleitenden Anlage an der Gleitfläche (20) aufweist,
    g) wobei das Gleitteil (31) aus einem Material mit guten Gleiteigenschaften und gleichzeitig geringem spezifischen Gewicht besteht,
    h) wobei der Stützkörper (30) aus einem Material hoher mechanischer Festigkeit und gleichzeitig geringem spezifischen Gewicht besteht,
    i) wobei das Gleitteil (31) in Form eines Stufenzylinders ausgebildet ist,
    j) mit einem ersten Zylinder-Abschnitt (31a), der der Gleitsohle (35) abgewandt ist und in seiner Stirnfläche eine zumindest teilweise sphärische Ausnehmung (32) für den Kolben (5, 6) aufweist,
    k) und mit einem bezüglich dem ersten Zylinder-Abschnitt (31a) vergrößerten zweiten Zylinder-Abschnitt (31b), der die Gleitsohle (35) bildet,
    dadurch gekennzeichnet,
    1) daß der Stützkörper (30) an seinem der Gleitsohle (35) zugewandten Ende einen Flansch aufweist,
    m) in dem eine Stufenerweiterung des Einsatzloches angeordnet ist,
    n) und daß der zweite Zylinder-Abschnitt (31b) in die Stufenausnehmung einfaßt.
  2. Gleitschuh nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (30) aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bzw. Titan oder Titanlegierung, besteht.
  3. Gleitschuh nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitteil (31) aus einem keramischen Material besteht.
  4. Gleitschuh nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem keramischen Material um Al2O3, ZrO2, SiC handelt.
  5. Gleitschuh nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß im der Gleitsohle (35) abgewandten Endbereich des Gleitschuhs (C) der Stützkörper (30) das Gleitteil (31) überragt.
  6. Gleitschuh nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des ersten Zylinder-Abschnitts (31a) mit dem Durchmesser der Ausnehmung (31) zur Aufnahme des Kugelkopfes (40) im wesentlichen übereinstimmt.
  7. Gleitschuh nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitteil (31) von einer Schmierbohrung (33) durchdrungen ist.
  8. Gleitschuh nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß in der Gleitsohle (35) eine Drucktasche (34) angeordnet ist, in die die Schmierbohrung (33) mündet.
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