SE503563C2 - Anordning vid hydraulkolvmotor - Google Patents

Description

503 565 En annan viktig faktor är läckaget av tryckmedium mellan rullarna och rullhållarna, kallat lagerläckage. Lagerläckaget uppstår då rullhållarna vid belastning deforrneras. För att erhålla minimalt lagerläckage är det önskvärt att lagerytorna och rullarna ligger tätt mot varandra såväl vid belastning som utan. Detta är svårt att uppnå eftersom yttryck och lagerläckage mellan detaljema när de är i drift avsevärt kan förändras bl a beroende på deforma- tioner. Även mellan kolv och rullhållare uppstår oönskat läckage på grund av deformationer vid belastning.

I ovan nämnda svenska patentskrift sker utbalansering av tryckkrafterna med hjälp av hydrostatisk balansering mellan rullama och rullhållarna.

Detta ger en minskning av det mekaniska kontakttrycket. För att göra den hydrostatiska balanseringen möjlig har rullhållarens lageryta försetts med spår mellan vilka spår det utbildas en med rullen samverkande tätningsyta.

För att undvika läckage har lagerytan försetts med en fördjupning så att en viss deformation är möjlig utan att rullen och tätningsytan separerar.

Lagerytan har i och med spåren och fördjupningen reducerats.

PRINCIPIELL BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN, FÖRDELAR Rullhållarkolven i föreliggande uppfinning innefattar i en enhet en rull- hållardel och en kolvdel.

Rullhållarkolven kan tex anordnas i en hydraulkolvmotor av den typ som hänvisas till i teknikens ståndpunkt.

Rullhållarkolven är vid sin yttre ände utformad som en rullhållare, denna del utgör således rullhållardelen. Rullhållardelen är utformad som ett hydrostatiskt lager med en lageryta som är anpassad till en rulle som löper mot en i hydraulkolvmotorn anordnad rullbana. Rullhållardelen kan antingen göras styv för åstadkommande av försumbara deformationer i rullhållardelen, eller vek för upptagande av förekommande deforrnationer.

Fördelen med den veka rullhållardelen är att effekttåligheten ytterligare kan ökas samtidigt som lagerläckaget kan minskas genom att rullhållarde- len formas efter rullen. Effekttåligheten ökas genom att den mekaniska lagerytan ökas och utnyttjas mer effektivt vilket i sin tur innebär en minsk- ning och utjämning av det mekaniska yttrycket och en ökning av rull- hållardelens effekttålighet. Lagerläckaget minskas genom att rullen och rull- hållaren ligger tätt mot varandra.

För att erhålla hydrostatisk balansering i rullhållardelens lageryta anordnas ett lämpligt mönster av hål och/eller spår för tryckmedium. Hålen och/ eller spåren är förbundna med varandra med en eller flera kanaler.

För att kunna förse spåren med tryckmedium utformas rullhållarkolven med en genomgående urborrning. Tryckmedium i cylindern har via urborr- ningen fri passage genom rullhållarkolven till en kanal i rullhållardelen som ger tryckmedium till hålen och /eller spåren i rullhållardelens lageryta. kolven kan styras upp av cylinderloppet. För att tillåta rullhållardelen att vid Den dubbelkrökta ytan kan t ex utformas med hjälp av tvâ flänsar med ett mellanliggande kolvringsspår. De båda flänsamas anliggningsytor mot cylinderloppet uppvisar tillsammans en konvex rotationsyta. Vid den dubbelkrökta ytans bredaste parti, tvärs kolvens längdaxel, löper en ringfor- mad fördjupning som utgör ett kolvringsspår.

I kolvringsspåret anordnas en kolvring för begränsning av läckage av tryck- medium mellan rullhållarkolven och cylinderloppet, kallat kolvläckage. De båda flänsarna har en större diameter än den övriga kolvdelen medan kolv- ringsspåret har en mindre diameter än flänsarna. Kolvringen kan naturligt- vis även anordnas utanför den dubbelkrökta ytan och då lämpligen med en axiell förskjutning mot kolvdelens inre del. Den dubbelkrökta ytan kan då utgöras av en enda fläns med en dubbelkrökt yta. eftersom den, med hjälp av de dubbelkrökta ytorna på kolvdelen, styrs upp av cylinderloppet. Läckaget minskas på grund av mindre antal läckage- ställen och genom att oönskade deformationer undviks. Dessutom blir rullhållarkolven på grund av färre delar och enklare utförandeforrn, både enkel och billig att tillverka.

RITN IN GSFIGURER Uppfinningen framgår närmare av följande beskrivning med bifogade rit- ningsfigurer.

Figur 1 visar schematiskt i ett radialsnitt en hydraulkolvmotor av den typ som hänvisas till under teknikens ståndpunkt och i vilken uppfinningen kan anordnas.

Figur 2 visar rullhållarkolven från ovan.

Figur 3 visar två utföringsformer a, b av en rullhållarkolv i perspektiv.

Figur 3a visar en kolv med styvt utformad rullhållardel och figur 3b en kolv med vekt utformad rullhållardel, en s k benkolv.

Figur 4 visar två utföringsformer a, b i ett snitt A - A respektive B - B i figur 3. 503 565 Figur 5 visar ett tvärsnitt av en ringformad kolvring.

Figur 6 visar ett snitt genom en rullhållardel med en omslutningsvinkel större än 180°.

UrFÖRLIG BESKRIVNING Av UPPFINNNGEN Uppfinningen avser en rullhållarkolv 1, enligt figur 1 och 3, vilken i en en- het är utformad som en rullhállardel 2 och en kolvdel 3.

Rullhållarkolven 1 kan, enligt figur 1, anordnas i en hydraulkolvmotor av den typ som hänvisas till i teknikens ståndpunkt. Rullhållarkolven 1 enligt uppfinningen löper i en cylinder 5 anordnad i ett cylinderblock 6. Rull- hållarkolven 1 pressar rullar 7 mot en invändig kamkurva 8 så att ett vridande moment på cylinderblocket 6 uppstår. Inuti cylinderblocket 6 finns en roterbar slid 9 för fördelning av tryckmedium 10 till cylindrarna 5.

Rullhållarkolven 1 är vid sin yttre ände utformad som en rullhållare, denna del utgör således rullhållardelen 2. Rullhållardelen 2 enligt figur 2, utformad som ett hydrostatiskt lager med en lageryta 11 som har formen av ett cylindriskt segment och är anpassad till rullama 7, enligt figur 1, som löper mot kamkurvan 8. Rullhållardelen 2 kan antingen göras styv eller vek.

För att erhålla en styv rullhållardel 2 görs kolvdelen 3, enligt figur 3a och 4a, i huvudsak solid. Rullhållardelen dimensioneras således så att styvheten medger en försumbar deformation av rullhållardelen 2 vilket i sin tur med- för att arean av lagerytan 11 kan ökas och utnyttjas effektivt beroende på att en fördjupning i lagerytan 11 inte behövs. Enligt SE 456 517 som hänvisas till under teknikens ståndpunkt anordnas en fördjupning i lagerytan så att deformationer kan tillåtas utan att rullen separerar från en med denna samverkande tätningsyta.

Ett annat sätt är således att göra rullhållardelen 2 vek för att den ska anpassa sig till rullarnas 7 form och diameter. Vekheten erhålls genom att rull- hållardelen 2 görs tunn och genom att området mellan rullhållardelen 2 och kolvdelens 3 inre ände utformas med minst två ben 12, 13, enligt figur 3b och 4b. En rullhållarkolv 1 med sådana ben 12, 13 benämns benkolv.

Benen 12, 13 överför lasten, i form av tryckkrafter, från kolvdelen 3 till rullhållardelen 2. Rullhållardelen 2 utsätts för tangentiella dragkrafter i en sektion parallell med rullens axialriktning och sträcks därmed runt rullen 7 så att den kan anpassa sig till denna. Det är viktigt att benens 12, 13 infäst- ning i rullhållardelen 2 utformas så att rullhållardelen 2 sträcks runt rullen 7. Yttrycket kan annars bli för lågt och då uppstår läckage av tryckmedium 10 mellan rullen 7 och rullhållaren 2.

För att erhålla hydrostatisk balansering anordnas ett lämpligt mönster av tryckmediehål och/ eller tryckmediespâr. En fördelaktig utformning, enligt figur 2, fås om ett eller flera, men helst två ringformade spår 14, 15 väljs, 503 565 varav det ena fungerar som dräneringsspår 14 och det andra som tryck- mediespår 15. För att erhålla den hydrostatiska balanseringen utformas rullhållarkolven 1 med en genomgående urborrning 16, via vilken lager- ytan 11 förses med tryckmedium 10. Den genomgående urborrningen 16 mynnar i ett hål 17 i anslutning till tryckmediespåret 15.

Mellan spåren 14, 15 bildas en ringformig tätningsyta 18. En trycksatt area utbildas innanför tätningsytan 18 och har en storlek som ungefärligen utgörs av ett medelvärde av arean innanför dräneringsspåret 14 och arean innanför tryckmediespåret 15. Den trycksatta arean används som bärande hydraulisk lageryta och dess storlek väljs så att önskad hydrostatisk utbalansering av radiella tryckkrafter från rullhållarkolven 1 mot rullen 7 erhålls.

De på rullhållardelen 2 verkande radiella tryckkrafterna utbalanseras hydrostatiskt till mer än 70 %, lämpligen till mellan 85 och 95 %, dvs det mekaniska yttrycket byts ut mot ett hydrauliskt yttryck. Den stora mekaniska lagerytan, dvs lagerytan 11 reducerad med spåren 14, 15 och hålet 17, och den hydrauliska balanseringen gör att det mekaniska trycket på rullarna 7 från rullhållardelens 2 lageryta 11 blir relativt lågt.

Vid benkolvsutförandet kan den genomgående urborrningen 16 anordnas i ett eller flera ben eller t ex via ett rör mellan kolvdelen 3 och rullhållar- delen 2. Tryckmedium 10, tex i form av olja eller olje-vatten blandning, i cylindern har via urborrningen 16 fri passage genom rullhållarkolven 1 till det ringformade tryckmediespåret 15 i rullhållardelens 2 lageryta 11 och förmedlar härvid tryckmedium 10 till lagerytan 11. Tryckmediet 10 dräneras via spåret 14. Mellan dräneringsspåret 14 och tryckmediespåret 15 bildas en med rullen samverkande tätningsyta 18.

Rullhâllarkolven 1 är vid sin inre ände utformad med en dubbelkrökt yta som utgör rullhållarkolvens 1 styrande del. Den dubbelkrökta ytan kan tex formas, enligt figur 3, med hjälp av två flänsar 19, 20 med ett mellanligg- ande kolvringsspår 21. De båda flänsarna 19, 20 har en större diameter än den övriga kolvdelen 3. Kolvringspåret 21 i sin tur har en mindre diameter än flänsarna 19, 20.

För att vinkelfel, i storleksordningen 1°, mellan cylindern 5 och rullhållar- kolven 1 ska kunna tillåtas görs den styrande delen av rullhållarkolven 1 kort. Den styrande delen medger att rullhållarkolven 1 kan tillåta ett visst vinkelfel men att den styrs upp av cylinderloppet då en maximalt tillåten vinkel mellan rullhållarkolven 1 och cylinderloppet uppnås. Den maximalt tillåtna vinkeln kan vara olika i olika riktningar.

Flänsarnas 19, 20 mot cylinderloppet vända ytor uppvisar tillsammans den dubbelkrökta ytan. En del av den dubbelkrökta ytan utgör en kontaktyta vilken lämpligen är utformad som en konvex rotationsyta. I ett vertikalt snitt begränsas kontaktytan vid maximalt tillåtet vinkelfel av en första och en andra kontaktpunkt. Det diametrala avståndet mellan den första och den andra kontaktpunkten på vardera sidan av kolvdelen 3 i det vertikala 503 563 snittet, är större än cylinderloppets diameter. Vid normal drift har kontakt- ytan endast en kontaktpunkt mot cylinderloppet.

I kolvringsspåret 21 anordnas en kolvring i form av en helt sluten metallisk tätning 22 som har en sekundär tätning 23 på insidan. Den sekundära tärningen 23 kan t ex bestå av en o-ring i gummi. En sådan kolvring finns närmare beskriven i SE 451 087. Kolvringen kan utföras helt sluten då den har så litet tvärsnitt i förhållande till sin yttre mantelyta att det inte blir några höga skadliga yttryck tex beroende av temperaturskillnader. Fördelen med denna kolvring är att det är en slittålig metallisk tätning som är näst intill helt tät. Kolvringen släpper således endast igenom så mycket tryck- medium 10 som behövs för att smörja cylinderloppet.

Kolvringen kan även anordnas utanför den dubbelkrökta ytan. Lämpligen anordnas den då med en axiell förskjutning mot kolvdelens 3 inre del.

Härvid utgörs den dubbelkrökta ytan lämpligen av endast en fläns.

Hydraulkolvmotorer med frihjulningsmöjlighet kan vid frihjulningsdrift- fall trycksättas så att kolvarna 1 hålls nere i botten av cylindrarna 5 så att motorn frikopplas. Det finns även motorer där på annat sätt kan ordnas så att kolvarna hålls nere i cylindrarna tex genom magneter eller fjädrar. Vid dessa utföranden måste rullhållardelen 2 omsluta rullarna 7 med mer än 180° så att rullarna 7 radiellt fixeras i rullhållardelen 2. Vid denna om- slutning kan, enligt figur 6, rullhållardelen 2 vara delbar. Riillhållardelen 2 kan då tex innefatta två delar 24, 25 vilka kan sammanhållas med hjälp av bultar 26.

I hydraulkolvmotorer utan frihjulningsmöjlighet kan omslutningsvinkeln vara mindre än 180°. I detta fall behöver nämligen inte rullama 7 fixeras eftersom dessa på grund av tryckmediets 10 matartryck hela tiden trycks ut mot kamkurvan 8 av rullhållarkolvarna 1.

Claims (10)

7 503 565 PATENT-KRAV “

1. Hydraulkolvmotor innefattande ett hus, minst en kamskiva med in- vändig kamkurva (8), minst ett cylinderblock (6) med ett antal cylindrar (5) med i dessa cylindrar löpande kolvar, rullhållare med hydrostatiska lager, mellan kamkurvan och rullhållaren löpande rullar (7) med rullhållaren omslutande rullen med en omslutningsvinkel och styrorgan för rullarna, med mot kamkurvan löpande rullar och med en ornslutningsvinkel kring dessa rullar, k ä n n e t e c k n a d av att rullhållarna och kolvarna är utfor- made i en enhet, kallad rullhållarkolv (1), med en rullhàllardel (2) och en kolvdel (3) och att kolvdelens beröringsyta med cylinderloppet uppvisar en dubbelkrökt yta där den dubbelkrökta ytan samverkar med cylinderblocket på ett sådant sätt att en vinkelrörelse mellan kolvdelen och cylinderloppet är möjlig i alla riktningar.

2. Hydraulkolvmotor enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att i ett kolvringsspår i, eller utanför, kolvdelens dubbelkrökta yta är anordnad en kolvring (4).

3. Hydraulkolvmotor enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d av att kolvringen är helt sluten.

4. Hydraulkolvmotor enligt patentkrav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att kolvringen är metallisk.

5. Hydraulkolvmotor enligt patentl de hydrostatiska lagren är de på rullen verkande mekaniska tryckkrafterna utbalanserade till minst 70 %.

6. Hydraulkolvmotor enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att via ett, eller flera, genomgående hål (16) i rullhållarkolven kommunicerar rullhållardelen med tryckmedium (10) i cylindrarna (5) och erhåller denna väg Smörjmedel.

7. Hydraulkolvmotor enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av atti rullhållardelen (2) är anordnad en med rullen samverkande tätningsyta (18).

8. Hydraulkolvmotor enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d av att rullhållardelen (2) är styvt utformad genom att kolvdelen (3) har en, frånsett det genomgående hålet (16), styv utformning av rullhållardelen.

9. Hydraulkolvmotor enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att rullhållardelen är vekt utformad genom att rullhållarkolven mellan rull- hállardelen och kolvdelens inre del är utformad med minst två ben (12, 13).

10. Hydraulkolvmotor enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att vid frihjulningsmöjlighet hos hydraulkolvmotorn är omslutningsvinkeln större än 180°.