EP1427914A1 - Hydrostatische maschine mit kompensierten laufbuchsen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Maschine mit einem Zylinderblock (6), in dem Laufbuchsenlöcher (28b) angeordnet sind, in denen Laufbuchsen (28) sitzen, die Kolbenlöcher (28a) umschliessen, in denen Kolben (29) hin und her verschiebbar gelagert sind, wobei die Kolben (29) mit ihren vorderen, in den Zylinderblock (6) eintauchenden Enden Zylinder (26) begrenzen. Um die Gefahr von Kolbenfresser zu verringern, weisen die Laufbuchsen (28) jeweils in ihrem dem Zylinder (26) abgewandten Bereich und im Bereich der den Kolben (29) gegen die Kolbenlochwandung drückenden maximalen Kolbenradialkraft eine axial begrenzte Ausnehmung (41) in ihrer Aussenmantelfläche auf.

Description

Hydrostatische Maschine mit kompensierten Laufbuchsen

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 2.

Eine hydrostatische Maschine dieser Arten ist m der DE 44 23 023 AI beschrieben. Bei dieser vorbekannten hydrostatischen Maschine werden die Laufbuchsen zur Vermeidung von Kolbenfresser mit einem Kuhlstrom des hydraulischen Fluids gekühlt, der im Funktionsbetrieb jeweils durch einen Kuhlkanal strömt, der sich vom Leckraum m einem zentralen Loch des Zylinderblocks etwa radial nach außen erstreckt und m den Leckraum außerhalb des Zylmderblocks ausmundet. Dabei erstreckt sich der Kuhlkanal jeweils durch eine Innenringnut m der Wandung des die zugehörige Laufbuchse aufnehmenden Laufbuchsenlochs oder durch eine Innenringnut m der Innenmantelflache der Laufbuchse. Diese vorbekannte Kuhlmaßnahme hat sich m der Praxis bewahrt, jedoch ist sie aufwendig, da jede Laufbuchse an den radialen Kuhlkanal angeschlossen sein muß, wozu die Ringnuten m den Laufbuchsen und die radialen Kuhlkanalabschnitte im Zylinderblock eingearbeitet werden müssen. Außerdem ist diese Maßnahme von funktionsfähigen Kuhlkreislaufen abhangig. Bei einer Verstopfung wenigstens eines Kuhlkanals ist mit einem unerwünschten Kolbenfresser zu rechnen, weil die Kühlung unterbrochen oder zumindest verringert ist.

Die Gefahr eines Kolbenfressers beruht auf einer erhöhten Erwärmung im Bereich der Laufbuchsen, die bei einer hohen Reibleistung der zwischen den Kolben und den Laufbuchsen wirksamen Gleitreibung entsteht. Die Reibleistung nimmt mit großer werdenden Relativgeschwmdigkeiten zwischen den Kolben und den Laufbuchsen zu. Die Relativgeschwindigkeit ist abhangig von der Hublange der Kolben und der Drehzahl der hydrostatischen Maschine, z. B. der Drehzahl eines als drehbar gelagerte Zylindertrommel ausgebildeten Zylinderblocks. Dabei wird die größte Reibleistung jeweils dann, wenn der Zylmderblock durch eine drehbar gelagerte Zylindertrommel gebildet ist, im Bereich des Schwerpunktes der Kolben erzeugt, wenn die Zylindertrommel mit hoher Drehzahl dreht. Wenn der Zylinderblock undrehbar gelagert ist oder die Zylindertrommel mit geringer Drehzahl dreht, wird die größte Reibleistung im Bereich einer in die Drehrichtung gerichteten Radialkomponente der Kolbenkraft erzeugt .

In der DE 198 37 647 AI ist zwar eine Axialkolbenmaschine mit Laufbuchsen beschrieben, die gemäß Fig. 5 m ihrer Langsmitte eine Ringnut m Form einer schmalen Rille in ihrer Außenmantelflache aufweisen, jedoch ist es Zweck dieser vorbekannten Ausgestaltung, durch den Arbeitsdruck eine radial einwärts gerichtete Rmgauswolbung der Laufbuchse zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer hydrostatischen Maschine der eingangs angegebenen Arten die Gefahr von Kolbenfresser zu verringern und die Wirksamkeit der Maßnahmen zur Vermeidung von Kolbenfresser zu verbessern. Dabei soll der Herstellungsaufwand gering sein, um auch die Herstellungskosten gering zu halten.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 2 gelost. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind m den Unteranspruchen beschrieben.

Bei der erfmdungsgemaßen hydrostatischen Maschine weisen die Laufbuchsen jeweils m ihrem dem Zylinder abgewandten

Bereich und zumindest im Bereich der den Kolben gegen die

Kolbenlochwandung druckenden maximalen Kolbenradialkraft eine axial begrenzte Ausnehmung in ihrer Außenmantelflache

(Anspruch 1) oder m ihrer Innenmantelflache (Anspruch 2) auf.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die erhöhte Erwärmung zwischen den Kolben und den Laufbuchsen hauptsachlich auf zwei Funktionskriterien beruht. Zum einen wird die Reibleistung und die daraus resultierende Erwärmung durch hohe Relativgeschwmdigkeiten zwischen den Kolben und den Laufbuchsen vergrößert. Zum anderen wird sie dann vergrößert, wenn die hydrostatische Maschine mit geringem Druck arbeitet, insbesondere im drucklosen Betrieb, und insbesondere bei hoher Drehzahl. Letzteres ist darauf zurückzuführen, daß beim Vorhandensein eines geringen Druckes weniger Leckol durch das Bewegungsspiel zwischen den Kolben und den Laufbuchsen abgeführt wird und damit auch weniger Warme abtransportiert wird, woraus sich zwangsläufig eine größere Erwärmung ergibt.

Die erfindungsgemaße Ausgestaltung fuhrt in den vorgenannten Problem- und Funktionsfallen aus folgenden Gründen zur angestrebten Verbesserung. Die erfindungsgemaße Ausnehmung ergibt jeweils an der radialen Außenseite oder Innenseite der Laufbuchse einen Freiraum zwischen dieser und der Wandung des zugehörigen Laufbuchsenloches (Anspruch 1) oder der Mantelflache des zugehörigen Kolbens (Anspruch 2), m die hinein sich die Wand der Laufbuchse bei einer Erwärmung ausdehnen kann. Folglich wird das Kolbenspiel bei einer Ausdehnung weniger verringert, so daß auch bei einem drucklosen Lauf der hydrostatischen Maschine ein hinreichend großes Kolbenspiel vorhanden ist und deshalb ein Kolbenfresser oder dessen Gefahr vermieden oder zumindest vermindert wird.

Der Erfindung liegt im weiteren die Erkenntnis zugrunde, daß eine Laufbuchse sich bei einer Erwärmung aufgrund ihrer Hulsenform radial nach außen ausdehnt, sofern dies möglich ist. Dies ist durch die ringförmige Hulsenform bedingt und gilt grundsätzlich auch für den Bereich, in dem die Ausnehmung angeordnet ist. Deshalb bleibt bei der erfindungsgemaßen Ausgestaltung nach Anspruch 1 oder 3 m dem Bereich erhöhter Erwärmung eine Ausdehnung der Wandung der Laufbuchse nach innen aus oder diese Ausdehnung wird zumindest vermindert. Aufgrund der axialen Begrenzung der Ausnehmung ist diese sowohl zum zugehörigen Zylinder als auch zum freien Innenraum der Maschine hin verschlossen. Die sich in Umfangsrichtung erstreckende Breite der Ausnehmung kann - wie bereits ihre axiale Lange - großer als der Bereich ausgebildet sein, in dem die vergrößerte Reibung stattfindet und mit einer verstärkten Ausdehnung zu rechnen ist. Aber auch eine kleinere Ausbildung fuhrt bereits zu einer Verbesserung. Bei einer Konstantmaschine kann die Breite der Ausnehmung ihrer axialen Lange entsprechen. Bei einer bezuglich ihres Durchsatzvolumens verstellbaren Maschine kann die Ausnehmung in der Längsrichtung der Laufbuchse länglich ausgebilet sein und zwar z. B. um die Lange des Maximalhubs langer als der vorgenannte gefährdete Bereich.

Es ist aus Gründen einer einfachen Herstellung und Montage vorteilhaft, die Ausnehmung als Ringausnehmung auszubilden. Eine solche Ausgestaltung laßt sich durch eine Rotationsbewegung der Laufbuchse in einfacher Weise herstellen, und außerdem bedarf es bei der Montage der Laufbuchse keiner Aufmerksamkeit dahingehend, daß sie bezuglich ihrer Umfangsrichtung in einer bestimmten Position montiert wird.

Es ist außerdem vorteilhaft, die Ausnehmung mit dem Querschnitt gerundet auszubilden, um für einen Mateπalbruch durch empfindliche Ecken bzw. Kannten zu vermeiden.

Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung anhand von bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen und Zeichnungen naher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemaße Axialkolbenmaschine im Axialschnitt ;

Fig. 2 einen Kolben und seinen Führungsbereich in einer Zylindertrommel im Teilschnit II-II in Fig. 1; Fig. 3 den Führungsbereich in axialer schematischer Ansicht ;

Fig. 4 den Schnitt IV-IV in Fig. 1, wobei nur wesentliche Teile der Axialkolbenmaschme dargestellt sind;

Fig. 5 den Führungsbereich eines Kolbens im axialen Schnitt und in vergrößerter Darstellung;

Fig. 6 den Fύhrungsbereich eines Kolbens im axialen vergrößerten Schnitt in abgewandelter Ausgestaltung;

Fig. 7 den Führungsbereich eines Kolbens im axialen vergrößerten Schnitt in weiter abgewandelter Ausgestaltung .

Die m den Figuren 1 und 4 dargestellte Axialkolbenmaschme ist in Schragscheibenbauweise mit verstellbarem

Verdrangungsvolumen ausgeführt und umfaßt m bekannter

Weise als wesentliche Bauteile ein hohlzylmdrisches

Gehäuse 1 mit einem stirnseitig offenen Ende (oberes Ende in Fig. 1) einen am Gehäuse 1 befestigten, dessen offenes Ende verschließenden Anschlußblock 2, eine Schragscheibe 3, einen Steuerkorper 4, eine Triebwelle 5 und eine

Zylindertrommel (Zylinderblock) 6. Bei der

Axialkolbenmaschme kann es sich im Rahmen der Erfindung auch um eine Konstantmaschine handeln. Außerdem kann die Axialkolbenmaschme für den Pumpen- und/oder Motorbetrieb und/oder für den Betrieb wechselnde Drehrichtungen eingerichtet sein.

Die Schragscheibe 3 ist als sogenannte Schwenkwiege mit halbzylmdrischem Querschnitt ausgebildet und stutzt sich mit zwei, mit gegenseitigem radialen Abstand parallel zur Schwenkrichtung verlaufenden Lagerflachen unter hydrostatischer Entlastung an zwei entsprechend geformten Lagerschalen 8 ab, die an der Innenflache der dem Anschlußblock 2 gegenüberliegenden Gehäuse-Stirnwand 9 befestigt sind. Die hydrostatische Entlastung erfolgt in bekannter Weise über Drucktaschen 10, die in den Lagerschalen 8 ausgebildet sind und über Anschlüsse 11 mit Druckmittel versorgt werden. Eine in einer Ausbuchtung der zylindrischen Gehausewandung 12 untergebrachte Stelleinrichtung 13 greift über einen sich in Richtung des Anschlußblocks 2 erstreckenden Arm 14 an der Schragscheibe 3 an und dient zum Verschwenken derselben um eine zur Schwenkrichtung senkrechte Schwenkachse 3a.

Der Steuerkorper 4 ist an der dem Gehause-Innenraum zugewandten Innenflache des Anschlußblocks 2 befestigt und mit zwei durchgehenden Offnungen 15 m Form von nierenformigen Steuerschlitzen versehen, die über einen Druckkanal 16D bzw. Saugkanal 16S im Anschlußblock 2 an eine nicht gezeigte Druck- und Saugleitung angeschlossen sind. Der Druckkanal 16D weist einen kleineren Stromungsquerschnitt als der Saugkanal 16S auf. Die dem Gehause-Innenraum zugewandte und sphärisch ausgebildete Steuerflache des Steuerkorpers 4 dient als Lagerflache für die Zylindertrommel 6.

Die Triebwelle 5 ragt durch eine Durchgangsbohrung m der Gehäuse-Stirnwand 9 m das Gehäuse 1 hinein und ist mittels eines Lagers 17 dieser Durchgangsbohrung sowie mittels eines weiteren Lagers 18 m einem engeren Bohrungsabschnitt einer endseitig erweiterten Sackbohrung 19 im Anschlußbock

2 und einem an diesen engeren Bohrungsabschnitt angrenzenden Bereich einer zentrischen Durchgangsbohrung 20 im Steuerkorper 4 drehbar gelagert. Die Triebwelle 5 durchsetzt im Inneren des Gehäuses 1 weiterhin eine zentrische Durchgangsbohrung 21 in der Schragscheibe 3, deren Durchmesser entsprechend dem größten Schwenkausschlag der Schragscheibe 3 bemessen ist, sowie eine zentrische

Durchgangsbohrung m der Zylmdertrommel 6 mit zwei

Bohrungsabschnitten . Einer dieser Bohrungsabschnitte ist in einer an der Zylmdertrommel 6 angeformten, über deren der Schragscheibe 3 zugewandte Stirnseite 22 hinausragenden hulsenformigen Verlängerung 23 ausgebildet, über die die Zylindertrommel 6 mittels einer Keilnut-Verbindung 24 drehfest mit der Triebwelle 5 verbunden ist. Der verbleibende Bohrungsabschnitt ist mit konischem Verlauf ausgebildet; er verjungt sich ausgehend von seinem Querschnitt größten Durchmessers nahe dem ersten Bohrungsabschnitt bis zu seinem Querschnitt kleinstem Durchmessers nahe der am Steuerkorper 4 anliegenden Stirn- oder Lagerflache der Zylindertrommel 6. Der von der Triebwelle 5 und diesem konischen Bohrungsabschnitt definierte ringförmige Raum ist mit dem Bezugszeichen 25 bezeichnet.

Die Zylindertrommel 6 weist achsparallel oder nach vorne konvergent verlaufende, abgestufte Zylinderbohrungen 26 auf, die gleichmäßig auf einem zur Triebwellenachse koaxialen Teilkreis angeordnet sind, und an der Zylmdertrommel-Stirnseite 22 direkt und an der dem Steuerkorper 4 zugewandten Zylmdertrommel-Lagerflache über Mundungskanale 27 auf dem gleichen Teilkreis wie die Steuerschlitze ausmunden. In die an der Zylmdertrommel- Stirnseite 22 direkt ausmundenden Zylinderbohrungsabschnitte größeren Durchmessers ist je eine Laufbuchse 28 eingesetzt. Die Zylinderbohrungen 26 einschließlich der Laufbuchsen 28 sind hier als Zylinder bezeichnet. Innerhalb dieser Zylinder 26 verschiebbar angeordnete Kolben 29 sind an ihren der Schragscheibe 3 zugewandten hinteren Enden mit Kugelkopfen 30 versehen, die in Gleitschuhen 31 gelagert und über diese an einer an der Schragscheibe 5 befestigten ringförmigen Gleitscheibe 32 hydrostatisch gelagert sind. Jeder Gleitschuh 31 ist an seiner der Gleitscheibe 32 zugewandten Gleitflache mit e einer nicht gezeigten Drucktasche versehen, die über eine Durchgangsbohrung 33 im Gleitschuh 31 an einen gegebenenfalls abgestuften axialen Durchgangskanal 34 im Kolben 29 angeschlossen und auf diese Weise mit dem vom Kolben 29 m der Zylinderbohrung 26 abgegrenzten Arbeitsraum des Zylinders verbunden ist. In jedem axialen Durchgangskanal 34 ist im Bereich des zugeordneten Kugelkopfes 30 eine Drossel ausgebildet. Ein mittels der Keilnut-Verbindung 24 axial verschiebbar auf der Triebwelle 5 angeordneter und durch eine Feder 35 in Richtung der Schragscheibe 3 beaufschlagter Niederhalter 36 halt die Gleitschuhe 31 m Anlage an der Gleitscheibe 32.

Der im Gehause-Innenraum von den darin aufgenommenen Bauteilen 3 bis 6 etc. nicht eingenommene Raum dient als Leckraum 37, der das im Betrieb der Axialkolbenmaschme durch sämtliche Spalte, wie zum Beispiel zwischen den Zylindern 26, 28 und den Kolben 29, dem Steuerkorper 4 und der Zylindertrommel 6, der Schragscheibe 3 und der Gleitscheibe 32 sowie den Lagerschalen 8 etc., austretende Leckfluid aufnimmt.

Die Funktion der vorstehend beschriebenen

Axialkolbenmaschme ist allgemein bekannt und in nachstehender Beschreibung bei Einsatz als Pumpe auf das wesentliche beschrankt.

Die Axialkolbenmaschme ist für den Betrieb z. B. mit 01 als Fluid vorgesehen. Über die Triebwelle 5 wird die Zylindertrommel 6 mitsamt den Kolben 29 in Drehung versetzt. Wenn durch Betätigung der Stelleinrichtung 13 die Schragscheibe 3 m eine Schragstellung (vergleiche Figur 4) gegenüber der Zylindertrommel 6 verschwenkt ist, so vollfuhren samtliche Kolben 29 Hubbewegungen; bei Drehung der Zylindertrommel 6 um 360° durchlauft jeder Kolben 29 auf der Saugseite einen Saughub und auf der radial gegenüberliegenden Druckseite einen Kompressionshub, wobei entsprechende Olstrome erzeugt werden, deren Zu- und Abfuhrung über die Mundungskanale 27, die Steuerschlitze 15 und den Druck- und Saugkanal 16D, 16S erfolgen. Die Saug- und Druckseiten rotieren mit der Zylindertrommel 6 kontinuierlich um die Drehachse der Axialkolbenmaschme. Dabei lauft wahrend des Kompressionshubs jedes Kolbens 29 Druckol von dem betreffenden Zylinder 26, 28 über den axialen Durchgangskanal 34 und die Durchgangsbohrung 33 im zugeordneten Gleitschuh 31 in dessen Drucktasche und baut ein Druckfeld zwischen der Gleitscheibe 32 und dem jeweiligen Gleitschuh 31 auf, das als hydrostatisches Lager für letzteren dient. Ferner wird Druckol über die Anschlüsse 11 den Drucktaschen 10 m den Lagerschalen 8 zur hydrostatischen Abstutzung der Schragscheibe 3 zugeführt.

Wahrend des Kompressionshubs wird von der Schragscheibe 3 auf jeden Gleitschuh 31 eine Normalkraft F_n ausgeübt, die bei vernachlassigbarer Reibung auf der Schragscheibe 3 senkrecht steht. Diese Normalkraft wird im Kugelkopf 30 m eine Kolbenkraft F und eine Radial- oder Querkraft F_q zerlegt. Die Querkraft F_q wirkt im Kugelkopf 30 auf den Kolben 29 wie auf einen m der Zylindertrommel 6 eingespannten Balken, was die in Fig. 2 eingezeichneten, mit einem entsprechende axialen Wirkabstand entgegengesetzt gerichteten radialen und m die Umfangsrichtung der Zylindertrommel 6 gerichteten Kräfte F_rl, F_r2 hervorruft, mit denen der Kolben 29 gegen die Laufbuchse 28 gedruckt wird. Die hintere Radialkraft F_rl ist großer als die vordere Radialkraft F_r2, und deshalb wird im Folgenden nur mit der hinteren Radialkraft F_rl argumentiert.

Unter der Wirkung der Radialkraft F_rl wird insbesondere bei einer großen Relativgeschwmdigkeit zwischen dem Kolben 29 und der Fuhrungsflache 28a der Laufbuchse 28 auf der Druckseite aufgrund der vergrößerten Gleitreibung eine größere Erwärmung bzw. eine höhere Temperatur im in Fig. 2 dargestellten Wirkbereich A m der Wandung der Laufbuchse 28 erzeugt, wobei letztere sich aufgrund der Erwärmung insbesondere im Bereich A ausdehnt. Da die Laufbuchse 28 durch ihren passenden Sitz m der zugehörigen Laufbuchsen- Aufnahmebohrung 28b an einer radial nach außen gerichteten Ausdehnung gehindert ist, wurde sie sich radial nach innen ausdehnen, wodurch das Kolbenspiel verringert werden wurde und der Kolben 29 eingeklemmt werden konnte, mit dem Ergebnis, daß das Fuhrungslager beschädigt werden konnte, z. B. dadurch, daß der Kolben 29 frißt oder der Gleitschuh 31 abgerissen werden konnte, was zu einem Triebwerkstotalschaden fuhren wurde. Die Abmessungen des eine Problemzone darstellenden Bereichs A sind m der Umfangsrichtung durch die erwärmte Zone a gebildet und in der Achsrichtung durch die erwärmte Zone a zuzüglich dem Kolbenhub, wie es Fig. 2 zeigt.

Der vorbeschriebene Belastungsfall ist für den Pumpenbetrieb der Axialkolbenmaschme beschrieben. Ein vergleichbarer Belastungsfall mit vergleichbaren Radialkraften F_rl, F_r2 ergibt sich auch im Motorbetrieb der Axialkolbenmaschme, dem die Kolben 29 auf der Druckseite axial gegen die Schragscheibe 3 gedruckt werden und sich Kräfte F_n und F_k entgegengesetzter Wirkrichtung ergeben. Ein funktioneller Unterschied zwischen dem Pumpenbetrieb und dem Motorbetrieb besteht darin, daß im Pumpenbetrieb die Drehrichtung der Zylindertrommel 6 der Kolbenradialkraft F_rl entgegengesetzt ist und im Motorbetrieb die Kolbenradialkraft F_rl und die Drehrichtung die gleiche Umfangsrichtung weisen. In beiden Funktionsbetrieben gilt, daß die Kolbenradialkraft F_rl in die Umfangsrichtung gerichtet ist, m die der Neigungswinkel W geschlossen ist.

Ein im Funktionsbetrieb mit dem vorbeschriebenen Belastungsfall gleichzeitig oder allein stattfindender Belastungsfall ergibt sich gemäß Fig. 3 bis 7 aufgrund der an den Kolben 29 wirksamen Fliehkräfte F_f, die radial nach außen gerichtet sind und - in der Querrichtung einer die Langsmittelachse der Axialkolbenmaschme und die Langsmittelachse des betreffenden Kolbens 29 enthaltenden Langsebene E gemäß Fig. 1, 4 und 5 gesehen - im Schwerpunkt S (Fig. 5) des Kolbens 29 bzw. der aus dem Kolben 29 und dem Gleitschuh 31 bestehenden Kolbenemheit angreifen. Im Gegensatz zu den Radialkraften F_rl, F_r2, deren Große mit steigendem Arbeitsdruck in den Zylindern 26, 28 zunimmt, sind die Kolbenfliehkrafte F_f von der Drehzahl der Zylindertrommel 6 abhangig und sie nehmen mit steigender Drehzahl zu, wobei eine Abhängigkeit von der Große des Arbeitsdrucks nicht besteht. Bei diesem Belastungs- bzw. Funktionsfall ist ebenfalls ein eine Problemzone darstellender Bereich A und eine erwärmte Zone a entsprechend dem Belastungs- bzw. Funktionsfall gemäß Fig. 2 vorhanden, jedoch in der Ebene E angeordnet, wobei die Fliehkraft F_f in der Längsebene E im wesentlichen radial nach außen wirksam ist.

Im Funktionsbetrieb der Axialkolbenmaschine bilden dann, wenn die Axialkolbenmaschine mit einem beträchtlichen Arbeitsdruck und einer beträchtlichen Drehzahl funktioniert, jeweils die Radialkraft F_rl und die Kolbenfliehkraft F_f eine resultierende radial nach außen wirksame Radialkraft FR, die im sich zwischen der Radialkraft F_rl und der Kolbenfliehkraft F_f erstreckenden Winkelbereich Wl wirksam ist, wobei der jeweils wirksame Wirkpunkt der resultierenden Radialkraft FR von der jeweils vorhandenen Größe des Arbeitsdrucks bzw. Radialkraft F_rl und der Drehzahl bzw. Fliehkraft F abhängig ist und somit zum Wirkpunkt der Radialkraft F_rl oder zum Wirkpunkt der Kolbenfliehkraft FR verlagert angeordnet sein kann. Für die resultierende Kolbenkraft FR ergibt sich somit ein dem Winkelbereich Wl bzw. dem von ihm im wesentlichen begrenzten Quadranten Q entsprechender Winkelbereich. Zur Vereinfachung kann somit eine mittlere Position für die resultierende Kolbenkraft FR als besonders vorteilhaft angenommen werden, in der letztere mit der die L ngsmittelachse der Axialkolbenmaschine und die L ngsmittelachse des betreffenden Kolbens 29 enthaltenden Ebene E einen Winkel W2 von etwa 45° einschließt. Da die Kolben 29 sich im Funktionsbetrieb hin und her bewegen, kann zwecks weiterer Vereinfachung angenommen werden, daß - quer zur Längsmittelachse des betreffenden Kolbens 29 gesehen - die resultierende Kolbenkraft FR in einem Wirkbereich zwischen den durch die Kolbenfliehkraft F_f und der Radialkraft F_rl hervorgerufenen Wirkbereichen wirksam ist. Ein solcher Belastungsfall bzw. Funktionsfall ist z. B. dann vorhanden, wenn die Axialkolbenmaschine im Motorbetrieb durch den Arbeitsdruck angetrieben wird und insbesondere dann hohe Drehzahlen erreicht, wenn die

Axialkolbenmaschme ein kleines Durchsatzvolumen hat

(Konstantmaschine) oder auf ein kleines Durchsatzvolumen eingestellt ist. Hierbei kann die Axialkolbenmaschme durch den Motor eines hydrostatischen Getriebes gebildet sein.

Ein anderes Funktionskriterium bzw. ein anderer Funktionsfall, bei dem eine erhöhte Reibung und eine daraus resultierende erhöhte Erwärmung der Laufbuchse 28 auftritt, ist dann gegeben, wenn die Axialkolbenmaschme im wesentlichen drucklos oder mit geringem Arbeitsdruck arbeitet. In diesem Fall wird weniger bzw. im wesentlichen kein Leckfluid durch das Kolbenspiel gefordert und deshalb wird weniger oder im wesentlichen keine Reibungswarme abgeführt, wodurch eine erhöhte Erwärmung der betreffenden Zone mit den vorbeschriebenen Funktionsproblemen stattfinden kann.

Zur Vermeidung oder zur Verminderung des vorbeschriebenen Problems weisen die Laufbuchsen 28 gemäß einen ersten Ausfuhrungsbeispiel an ihrer Außenmantelflache jeweils zumindest m dem Bereich, in dem sie vom zugehörigen Kolben 29 radial mit der größten Druckkraft, z. B. F_rl oder FR oder F_f gedruckt werden, eine Ausnehmung 41 auf, deren sich in die Umfangsrichtung des Kolbens 29 erstreckende Abmessung der erwärmten Zone a, z. B. dem Radius r des Kolbens 29, entsprechen kann und deren axiale Abmessung dem Bereich A entsprechen kann. Die Ausnehmung 41 bzw. deren Mittelachse 41a kann im Bereich der Langsmittelebene E angeordnet sein, und zwar insbesondere dann, wenn die Axialkolbenmaschme mit hohen Drehzahlen und geringem Arbeitsdruck betrieben wird.

Handelt es sich dagegen um eine Axialkolbenmaschme, die mit hohem Arbeitsdruck und verhältnismäßig geringer Drehzahl betrieben wird, ist es vorteilhaft, die Ausnehmung 41 auf der Seite des Kolbens 29 anzuordnen, die in die Drehrichtung weist. Wenn die Axialkolbenmaschme für beide vorgenannten Funktionskriterien geeignet sein soll, ist es vorteilhaft, die Ausnehmung 41 oder ihre Mittelachse 41a im Bereich des äußeren und m die Umfangsrichtung gerichteten Quadranten Q der Laufbuchse 28 anzuordnen, wobei der Neigungswinkel W in diese Umfangsrichtung geschlossen ist. Dabei kann die Ausnehmung 41 je nach Einsatzbedingung hinsichtlich Drehzahl und Arbeitsdruck zu Langsmittelebene E oder in die Drehrichtung versetzt im Quadranten oder über diesen hinausragend angeordnet sein. Zwecks Vereinfachung der Bauweise kann es vorteilhaft sein, die Position der Ausnehmung 41 nur im Bereich der resultierenden Radialkraft FR anzuordnen.

Quer zur Kolben- bzw. Zylinderachse gesehen kann die Ausnehmung 41 bei einer Konstantmaschine im mittleren Hubbereich oder bei einer verstellbaren Axialkolbenmaschme im mittleren Bereich des maximalen Hubbereichs angeordnet sein. Dabei kann die Ausnehmung 41 im mittleren Hubbereich der etwa radialen Wirkachse des Schwerpunktes S oder im Bereich des Schwerpunktes S bei minimal ausgeschwenkter Schragscheibe 3 angeordnet sein.

Es hat sich gezeigt, daß eine vorteilhafte Anordnungsstelle für die Ausnehmung 41, 41b, 41c dann vorhanden ist, wenn sie im hinteren ausmundungsseitigen Bereich, vorzugsweise vollständig m der ausmundungsseitigen Hälfte, der Laufbuchse 28 angeordnet ist. Der Abstand b der Ausnehmung 41 vom hinteren bzw. ausmundungsseitigen Ende der Laufbuchse 28 kann 3 mm bis 10 mm, insbesondere etwa 5 mm, betragen. Beim Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 4 ist die Ausnehmung 41 bzw. deren Mittelachse 41a im Bereich des der Schragscheibe 3 abgewandten Endbereichs des Kolbenhubes bei etwa maximal ausgeschwenkter Schragscheibe 31 angeordnet.

Anstelle m der Außenmantelflache der Laufbuchsen 28 kann im Rahmen der Erfindung die Ausnehmung 41 in der Innenmantelflache der Laufbuchsen 28 angeordnet sein, wie es Fig. 6 als Ausfuhrungsbeispiel zeigt, bei dem gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei dieser Ausgestaltung befindet sich der durch die Ausnehmung 41 gebildete Freiraum nicht zwischen den Laufbuchsen 28 und den Innenflachen der Laufbuchsenlocher 28a sondern zwischen den Laufbuchsen 28 und den zugehörigen Kolben 29. Bei einer Erwärmung kann sich deshalb jeweils das Material der Laufbuchsen 28 in diesen Freiraum ausdehnen, ohne daß das Kolbenspiel vermindert wird. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die Laufbuchsen 28 sich radial nach außen nicht ausdehnen können, weil sie von den Innenflachen der Laufbuchsenlocher 28b umschlossen sind.

Das Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 7, bei dem gleiche oder vergleichbare Teile ebenfalls mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, umfaßt eine weitere abgewandelte Ausgestaltung, bei der zusatzlich zu den Ausnehmungen 41 in den Innen- bzw. Fuhrungsflachen 28a der Laufbuchsen 28 Ausnehmungen 41 auch in den Innenflachen der Laufbuchsen- Aufnahmelocher 28b angeordnet sind.

Auch bei den Ausgestaltungen gemäß Fig. 6 und 7 brauchen die Ausnehmungen 41 sich nur in dem Bereich zu befinden bzw. zu erstrecken, dem im Funktionsbetrieb mit einer erhöhten Erwärmung bzw. Temperaturerhöhung zu rechnen ist, zum Beispiel im Wirkbereich der Radialkraft F_rl und/oder im Bereich der Fliehkraft F_f. Deshalb gelten die bei den Ausfuhrungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 5 vorbeschriebenen Anordnungsstellen der Axialrichtung und/oder m der Umfangsrichtung für die Ausnehmung 41 auch bei den Ausfuhrungsbeispielen gemäß Fig. 6 und 7. Bezüglich des Ausfuhrungsbeispiels nach Fig. 7 ist noch zu erganzen, daß die Ausnehmung 41b in der Innenmantelflache der Laufbuchsen 28 und die Ausnehmung 41c der Innenmantelflache der Aufnahmelocher 28b jeweils in der gleichen Radialrichtung angeordnet sind, so daß sie radial hintereinander angeordnet sind. Beim Vorhandensein der Ausnehmung 41b kann das Material der Laufbuchsen 28 sich jeweils auch in den durch die Ausnehmung 41b gebildeten Freiraum ausdehnen, so daß auch hierdurch eine Verringerung des Kolbenspiels vermieden wird.

Die axiale Abmessung c der Ausnehmung 41, 41b, 41c kann etwa dem 0, 3-fachen bis 0,7-fachen des Innendurchmessers 2r, vorzugsweise dem 0,5-fachen Innendurchmessers 2r, der Laufbuchse 28 entsprechen.

Wenn die Ausnehmung 41, 41b, 41c der Umfangsrichtung so groß ausgebildet ist, daß sie sich über den gesamten Quadranten Q erstreckt, eignet sie sich für die vorbeschriebenen Funktionsfalle, bzw. Funktionskriterien. Dies gilt auch dann, wenn die Ausnehmung 41, 41b, 41c durch eine Ringnut gebildet ist. Eine solche Ausnehmung 41, 41b, 41c laßt sich einfach herstellen. Außerdem bedarf es bei der Montage der Laufbuchse 28 keiner Aufmerksamkeit dahingehend, welcher Position sich die Ausnehmung 41, 41b, 41c befindet. Aufgrund der Ringform paßt die Ausnehmung 41, 41b, 41c jeder Drehstellung der Laufbuchse 28, und deshalb kann diese m jeder Drehstellung montiert werden.

Zwecks Vermeidung von Schwachungskanten oder von zum Bruch neigenden Kanten ist es vorteilhaft, die Ausnehmungen 41, 41b, 41c - hier im Langsquerschnitt - jeweils mit einer konkav gerundeten Form oder kugelabschnittformig auszubilden. Eine solche Form wird auch als Kalotte bezeichnet. Der Radius rl der vorzugsweise kugelabschnittformig gerundeten Ausnehmungsflache entspricht etwa dem vier bis sechsfachen, insbesondere etwa dem fünffachen, des Innendurchmessers 2r. Die Tiefe t der Ausnehmung 41, 41b soll etwa 1 % bis 10 %, insbesondere etwa 5 %, des Innenradiuses r betragen. Im Falle der Ausnehmung 41c gilt dies für den Innenradius der Aufnahmelocher 28b.

Nachfolgend werden noch einige vorteilhafte Merkmale der Erfindung beschrieben. Im Rahmen der Erfindung ist es möglich und vorteilhaft, die Laufbuchse 28 mit der Ausnehmung 41 im Kontaktbereich zur sie umfassenden Zylindertrommel 6 so auszugestalten, daß bei betriebsbedingter Erwärmung der Reibpaarung durch thermische Kompensation das Kolbenspiel (Spaltweite) zwischen dem Kolben 29 und der Laufbuchse 28 im Bereich der Ausnehmung den gleichen Wert beibehält (exakte Kompensation) . Diese Ausgestaltung ist auch bei Zunahme der Spaltweite mit zunehmender Erwärmung möglich

(Uberkompensation) . Außerdem ist diese Ausgestaltung bei Abnahme der Spaltweite mit zunehmender Erwärmung möglich

(Unterkompensation) . Diese Ausgestaltung ist auch bei einem Einstellen einer beliebigen Spaltkontur durch eine entsprechende Nutgestaltung möglich.

Es ist im weiterem vorteilhaft, die Laufbuchsen 28 insbesondere im Bereich der Ausnehmung 41, 41b, 41c durch eine Kuhleinrichtung 45 zu kühlen. Die Kuhleinrichtung kann an sich der aus DE 44 23 023 AI entnehmbaren Ausgestaltung entsprechen, bei der ein die Laufbuchsenbohrung 28b schneidender und etwa radialer Kuhlkanal 46 in der Zylindertrommel 6 vorgesehen ist, der den freien Innenraum 25 der Zylindertrommel 6 mit dem die Zylindertrommel umgebenden Innenraum 25a verbindet. Beim Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 6 durchsetzt der Kuhlkanal 46 die zugehörige Laufbuchse 28 jeweils im Bereich der Ausnehmung 41b. Bei der Ausgestaltung nach Fig. 7 kann der Kuhlkanal 46 sich bis m die Ausnehmung 41c oder auch in die Ausnehmung 41b erstrecken. Vorzugsweise ist der Kuhlkanal 46 so angeordnet, daß seine Mittelachse die Langsmittelachse des zugehörigen Zylinders 26 schneidet.

Bei dieser Kuhleinrichtung 45 findet insbesondere bei der Ausgestaltung nach Fig. 1 im Funktionsbetrieb eine selbsttätige Forderung des hydraulischen Fluids bzw. Ols statt, und zwar aufgrund der Fliehkraft, die im Funktionsbetrieb auf die in den Kuhlkanalen 46 vorhandene hydraulische Fluid wirkt. Durch einen den Innenraum 25 mit dem Innenraum 25a verbindenden Stromungskreislauf ist die vorbeschriebene selbsttätige Forderung des hydraulischen Fluids gewahrleistet. Im Ausführungsbeispiel ist der Innenraum 25a durch einen z. B. im Anschlußblock 2 verlaufenden Kanal 38 mit dem Innenraum 25 verbunden, hier mit der Sackbohrung 19. Hierdurch ist ein Kuhlkreislauf geschaffen, der im Funktionsbetrieb aufgrund der Fliehkraftwirkung selbsttätig funktionniert.

Claims

Ansprüche

1. Hydrostatische Maschine, insbesondere Schragscheibenmaschme, mit einem Zylmderblock (6), m dem

Laufbuchsenlocher (28b) angeordnet sind, m denen Laufbuchsen (28) sitzen, die Kolbenlocher (28a) umschließen, m denen Kolben (29) h und her verschiebbar gelagert sind, wobei die Kolben (29) mit ihren vorderen, m den Zylmderblock (6) eintauchenden Enden Zylinder (26) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbuchsen (28) jeweils m ihrem dem Zylinder (26) abgewandten Bereich und zumindest im Bereich der den Kolben (29) gegen die Kolbenlochwandung druckenden maximalen Kolbenradialkraft (F_f,F_rl) eine axial begrenzte Ausnehmung (41) m ihrer Außenmantelflache aufweisen.

2. Hydrostatische Maschine, insbesondere Schragscheibenmaschme, mit Zylmderblock (6), m dem

Laufbuchsenlocher (28b) angeordnet sind, m denen Laufbuchsen (28) sitzen, die Kolbenlocher (28a) umschließen, m denen Kolben (29) hm und her verschiebbar gelagert sind, wobei die Kolben (29) mit ihren vorderen, m den Zylmderblock (6) eintauchenden Enden Zylinder (26) begrenzen, wobei die Laufbuchsen (28) jeweils m ihrem dem Zylinder (26) abgewandten Bereich eine axial begrenzte Ausnehmung (41b) in ihrer Innenmantelflache (28a) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (41b) jeweils zumindest im Bereich der den Kolben (29) gegen die Kolbenlochwandung druckenden maximalen Kolbenradialkraft (F_f, F_rl) angeordnet ist.

3. Hydrostatische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbuchsenlocher (28b) jeweils in ihrem dem Zylinder (26) abgewandten Bereich und zumindest im Bereich der den Kolben (29) gegen die Kolbenlochwandung druckenden maximalen Kolbenradialkraft (F_f, F_rl) eine axial begrenzte weitere Ausnehmung (41c) ihrer Innenflache aufweisen, wobei die Ausnehmung (41b) und die weitere Ausnehmung (41c) radial miteinander fluchten.

4. Hydrostatische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (41, 41b, 41c) im Bereich des Schwerpunkts (S) des Kolbens (29) angeordnet ist.

5. Hydrostatische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchsatzvolumen der Axialkolbenmaschme verstellbar ist und die Ausnehmung (41, 41b, 41c) sich im Bereich des Schwerpunkts (S) befindet, wenn die Axialkolbenmaschme auf minimales Durchsatzvolumen eingestellt ist.

6. Hydrostatische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß - in der Achsrichtung der Axialkolbenmaschine gesehen - die Ausnehmung (41, 41b, 41c) oder deren Mittelachse (41a) im Bereich des äußeren Quadranten (Q) der Laufbuchse (28) angeordnet ist, wobei der Quadrant (Q) die Umfangsrichtung gerichtet ist, in die der Neigungswinkel (W) geschlossen ist.

7. Hydrostatische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (41, 41b) und/oder die weitere Ausnehmung (41c) eine Rmgausnehmung ist.

8. Hydrostatische Maschine nach einem der vorherigen

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (41) jeweils vollständig in der den Zylindern (26) abgewandten Längshälfte der Laufbuchse (28) angeordnet ist.

9. Hydrostatische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (41) jeweils einen Abstand von den den Zylindern (26) abgewandten Enden der Laufbuchsen (28) von etwa 3 mm bis 10 mm, insbesondere etwa 5 mm, aufweist.

10. Hydrostatische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Abmessung der Ausnehmung (41) etwa 3/10 bis 7/10, insbesondere 5/10, des Durchmessers (2r) des Kolbenlochs (28a) entspricht.

11. Hydrostatische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Grundfläche der Ausnehmung (41) gerundet ist, vorzugsweise in kreisbogenabschnittsförmiger Form.

12. Hydrostatische Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (rl) der Rundung dem vier- bis sechsfachen, insbesondere dem fünffachen, der Querschnittsabmessung des Kolbenlochs (28a) entspricht.

13. Hydrostatische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (41) mit einem Kühlkanal (46) einer Kühleinrichtung (45) verbunden ist, die vorzugsweise einen Kühlkreislauf aufweist.

14. Hydrostatische Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkanal (46) einen im Zylinderblock (6) angeordneten Fluidraum (25) mit einem den Zylinderblock (6) umgebenden Fluidraum (25a) verbindet.