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Die Erfindung betrifft eine Zylindertrommel, die für eine hydrostatische Axialkolbeneinheit vorgesehen ist und die einen im wesentlichen hohlzylindrischen Grundkörper mit einer Mittelachse, der eine ihn radial außen begrenzende Außenseite und eine einen zentralen Hohlraum begrenzende Innenseite besitzt und in den um die Mittelachse herum Kolbenbohrungen eingebracht sind, die wenigstens annähernd in Richtung der Mittelachse ausgerichtet sind, und Laufbuchsen aufweist, die in die Kolbenbohrungen eingepresst sind und sich mit einer äußeren Stirnseite im Bereich einer Mündung der Kolbenbohrungen und mit einer inneren Stirnseite tief in den Kolbenbohrungen befinden. Um jede Laufbuchse läuft außen eine Ringnut um, in die eine zwischen einer Kolbenbohrung und der Außenseite des Grundkörpers verlaufende erste Bohrung und eine zwischen der Kolbenbohrung und der Innenseite verlaufende und mit der ersten Bohrung fluchtende, zweite Bohrung münden.
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Eine solche Zylindertrommel ist aus der
DE 44 23 023 C2 bekannt. Bei dieser bekannten Zylindertrommel befindet sich die um jede Laufbuchse umlaufende Ringnut nahe an der äußeren Stirnseite der Laufbuchse. Die ersten Bohrungen und die zweiten Bohrungen sowie die umlaufenden Ringnuten liegen in einem Kreislauf, über den Druckfluid, das im Betrieb über Leckage zwischen der Zylindertrommel und der Steuerplatte, an der die Zylindertrommel anliegt, in den zentralen Hohlraum gelangt, in den außerhalb der Zylindertrommel befindlichen und zum Tank hin entlasteten Innenraum eines Gehäuses der Axialkolbeneinheit gelangt. Der Fluss des Druckfluids um die Laufbuchsen herum soll eine Kühlung der Laufbuchsen an kritischen Stellen bewirken.
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Aus der Praxis ist eine Zylindertrommel bekannt, bei der von der Innenseite und zur Außenseite des Grundkörpers radiale Bohrungen verlaufen, die zwischen den Kolbenbohrungen angeordnet sind. Diese aus der
DE 44 23 023 C2 und aus der Praxis bekannten Bohrungen dienen dem Druckausgleich zwischen dem Hohlraum des Grundkörpers der Zylindertrommel, der üblicherweise die Triebwelle aufnimmt, und dem Außenbereich, der im Allgemeinen ein Gehäuse darstellt und zum Tank hin entlastet ist. Durch den Anfall von Lecköl aus dem inneren Steuerflächenbereich zwischen Zylindertrommel und Steuerplatte gepaart mit geringen Abfuhrquerschnitten und der Wirkung der Fliehkraft wäre der axiale Ablauf nicht immer vollständig gewährleistet, wenn die radialen Bohrungen im Grundkörper nicht vorhanden wären. Es würden Fehlfunktionen wie zum Beispiel das Abheben der Zylindertrommel von der Steuerplatte auftreten, um das angestaute Öl abfließen zu lassen.
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Aus der
DE 100 23 849 B4 ist eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise bekannt, bei der in die Kolbenbohrungen des Grundkörpers einer Zylindertrommel Laufbuchsen eingesetzt sind. In der Schrift werden Laufbuchsen gezeigt, die in einem geringen Abstand zu ihrer sich tief in einer Kolbenbohrung befindlichen, inneren Stirnseite an ihrer Außenkontur eine ringförmig umlaufende Ringnut aufweisen, von der eine Spiralnut ausgeht, die an der äußeren Stirnseite einer Laufbuchse frei in das Innere des Maschinengehäuse mündet. Spiralnut und ringförmig umlaufende Nut sollen bewirken, dass der Arbeitsdruck in dem Spalt auf der Strecke von der inneren Stirnseite der Kolbenführungsbuchse bis zu der ringförmigen Nut bis auf das Niveau des Gehäusedrucks abfällt und den Presssitz, dessen Stärke wegen der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Laufbuchsen und des Materials des Grundkörpers auch von der Temperatur abhängt, zwischen der Kolbenführungsbuchse und der Zylindertrommel nicht weiter schwächt. Ansonsten könnten die Laufbuchsen unter Umständen aus den Kolbenbohrungen herauswandern. Es hat sich gezeigt, dass mit einer spiralförmigen Entlastungsnut am Außendurchmesser der Laufbuchsen keine 100-prozentige Sicherheit gegen Herauswandern gegeben ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylindertrommel mit Laufbuchsen zu schaffen, bei der auf einfache Weise eine Abfuhr von Leckageöl aus dem Hohlraum und eine Entlastung der Außenseiten der Laufbuchsen vom Arbeitsdruck gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Zylindertrommel gelöst, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist und bei der sich zusätzlich gemäß dem kennzeichneten Teil des Patentanspruchs 1 die umlaufend Ringnut und die Entlastungsbohrung kurz vor der inneren Stirnseite jeder Laufbuchse befinden. Somit sind bei einer erfindungsgemäßen Zylindertrommel die Abfuhr von Leckageöl und die Entlastung der Laufbuchsen auf vorteilhafte Weise miteinander kombiniert.
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Das Problem der bekannten Entlastung von eingepressten Laufbuchsen ist der lange Entlastungsweg der sich über die Einpresslänge erstreckenden Spiralnut. Zur Vermeidung dieses Problems wird die Entlastung kurz vor der inneren Stirnseite der Laufbuchsen vorgenommen.
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Vorzugsweise verlaufen die Entlastungsbohrungen durch die Kolbenbohrungen.
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Dann sind erste Teilbohrungen und zweiten Teilbohrungen vorhanden, wobei man eine erste Teilbohrung und die mit dieser fluchtende, zweite Teilbohrung auch als eine einzige eine Kolbenbohrung querende Entlastungsbohrung auffassen kann. Diese Bohrungen verlaufen also nicht zwischen den Kolbenbohrungen, sondern durch die Kolbenbohrungen hindurch, und zwar kurz vor der inneren Stirnseite der Laufbuchsen. Als Mittel zur Zusammenfassung der Ölströme und zum Leiten der Ölströme um die Laufbuchsen herum liegt annähernd deckungsgleich eine Ringnut über den Bohrungsmündungen in die Kolbenbohrung. Die Ringnut befindet sich vorzugsweise in der Außenseite einer jeden Laufbuchse, kann aber auch in die Innenwandung der Kolbenbohrungen eingebracht sein. Der an der Wandstärke der Laufbuchsen angreifende Hochdruck, welcher bisher zwischen der Außenseite der Laufbuchsen und den Wänden der Kolbenbohrungen entlangwandern konnte, wird durch die direkte Entlastung über die Ringnuten und die ersten und zweiten Bohrungen auf kurzem Wege unwirksam gemacht. Der Pressverband zwischen Laufbuchse und Kolbenbohrung kann so seine Wirkung über die nahezu volle Laufbuchsenlänge entfalten und ist somit resistent für die hydrostatischen Gegenkräfte.
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Zudem kann bei einer erfindungsgemäßen Zylindertrommel in den Hohlraum einlaufendes Leckageöl über die ersten Bohrungen und die zweiten Bohrungen sowie die Ringnuten leicht aus dem Hohlraum in den Außenraum gelangen.
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Durch den Wegfall der Spiralnut hat sich die Herstellung der Laufbuchsen vereinfacht.
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Weil der Arbeitsdruck bei einer erfindungsgemäßen Zylindertrommel den Presssitz zwischen den Laufbuchsen und dem Grundkörper nur noch wenig verändert, ist es denkbar, den Presssitz schwächer als bisher auszulegen und so die Montage der Laufbuchsen zu vereinfachen. Bei schwächerem Presssitz kann unter Umständen auch die Materialstärke des Grundkörpers geringfügig verringert werden.
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Es ist denkbar, dass eine erste Bohrung und eine zweite Bohrung im Abstand zu der Mittelachse einer Kolbenbohrung verlaufen. Befindet sich die Ringnut im Grundkörper, so könnten die beiden Bohrungen sogar ganz im Grundkörper verlaufen und die Ringnut nur anschneiden. Wichtig ist nur, dass die um eine Laufbuchse umlaufenden Ringnut von den beiden Bohrungen getroffen oder angeschnitten wird. Durch die bei einer Anordnung der beiden Bohrungen im Abstand zu der Mittelachse einer Kolbenbohrung vorhandene Asymmetrie lassen sich eventuell von der Drehrichtung der hydrostatischen Maschine abhängige Umstände berücksichtigen.
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Bevorzugt jedoch verlaufen jeweils eine erste Bohrung und eine zweite Bohrung radial bezüglich einer Kolbenbohrung verlaufen, so dass an einer Laufbuchse symmetrische Verhältnisse vorliegen.
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Bevorzugt sind die umlaufenden Ringnuten in die Außenseite Laufbuchsen eingebracht. Dies ist auf einfachere Weise möglich als das Einbringen einer Ringnut in die Wände der Kolbenbohrungen.
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Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zylindertrommel ist in der Zeichnung dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnung wird die Erfindung nun näher erläutert.
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Es zeigen
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1 einen Längsschnitt durch die Zylindertrommel,
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2 einen Querschnitt durch die Zylindertrommel und
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3 in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch eine Laufbuchse mit einer Ringnut in einem geringen Abstand zur inneren Stirnseite.
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Auf der Zeichnung ersichtlich ist eine Zylindertrommel 10 einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine (Axialkolbenpumpe oder Axialkolbenmotor) in Schrägscheibenbauweise, die einen im Wesentlichen kreiszylindrischen Grundkörper 11 mit einer Mittelachse 12 aufweist. Der Grundkörper 11 besitzt einen in Richtung der Mittelachse durchgehenden, zentralen Hohlraum 13, der durch eine Innenwandung 14 des Grundkörpers 11 begrenzt ist und der dafür vorgesehen, um eine nicht gezeigte Triebwelle aufzunehmen, mit der die Zylindertrommel nach dem Zusammenbau der Axialkolbenmaschine in bekannter Weise drehfest gekoppelt ist. In den Grundkörper 11 sind über den Umfang gleichmäßig verteilt eine Mehrzahl von vorliegend neun auf dem gleichen Teilkreis liegende Kolbenbohrungen 15 eingebracht, die im Ausführungsbeispiel parallel zur Mittelachse 12 der Zylindertrommel 10 verlaufen, aber gegen die Mittelachse auch leicht angestellt sein können. Der Durchmesser der Kolbenbohrungen 15 ist in einem sich etwa über die Hälfte der Gesamtlänge erstreckenden und an der nach der Montage einer Schrägscheibe zugekehrten äußeren Stirnseite beginnenden, vorderen Abschnitt geringfügig größer als in einem hinteren Abschnitt. Die beiden Abschnitte einer Kolbenbohrung gehen in einer radialen Stufe ineinander über.
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In den den größeren Durchmesser aufweisenden Abschnitt jeder Kolbenbohrung 15 ist eine Laufbuchse 21 mit Presssitz eingesetzt, die mit ihrer einen, äußeren Stirnseite 22 etwa in Flucht mit der Mündung der Kolbenbohrung liegt und in der ein nicht näher dargestellter Verdrängerkolben laufen kann, der sich in der vollständigen Axialkolbenmaschine über einen Gleitschuh an der Schrägscheibe abstützt. Die inneren Stirnseiten 23 der Laufbuchsen 21 sitzen auf der Stufe zwischen den beiden Abschnitten einer Kolbenbohrung auf: Der Innendurchmesser einer Laufbuchse ist geringfügig kleiner als der Durchmesser des hinteren Abschnitts einer Kolbenbohrung.
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Die Laufbuchsen 21 sind an ihrer Außenseite in einem geringen Abstand zur inneren Stirnseite 23 mit einer Ringnut 24 versehen. In axialer Richtung gesehen auf Höhe der Ringnuten 24 sind in den Grundkörper 11 von dessen Außenseite 25 her eine der Anzahl der Kolbenbohrungen 15 entsprechende Anzahl von radial zur Mittelachse 12 verlaufenden Bohrungen 26 eingebracht, die an der Innenwandung 14 in den Hohlraum 13 ausmünden. Jede Bohrung 26 ist genau einer Kolbenbohrung 15 zugeordnet und radial zur zugehörigen Kolbenbohrung ausgerichtet. Jede Bohrung 26 besteht also aus einer ersten Teilbohrung 27, die von der Außenseite 25 des Grundkörpers 11 bis zur Kolbenbohrung verläuft, und einer zweiten Teilbohrung 28, die von der Kolbenbohrung zum Hohlraum 13 verläuft, wobei die beiden Teilbohrungen eine gemeinsame Achse haben, die die Achse der Kolbenbohrung schneidet.
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Durch die Bohrungen 26 mit den Teilbohrungen 27 und 28 sowie die Ringnuten 24 an den Laufbuchsen 21 ist eine der Anzahl der Kolbenbohrungen 15 entsprechende Anzahl von fluidischen Verbindungen vom Hohlraum 13 auf die Außenseite 25 der Zylindertrommel 10 geschaffen, über die im zentralen Hohlraum anfallendes Leckageöl auf die Außenseite der Zylindertrommel und in den die Zylindertrommel umgebenden und mit Tank verbundenen Innenraum eines Gehäuse abfließen kann.
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Zugleich ist dadurch, dass die Ringnuten 24 an den Laufbuchsen 21 Teil der fluidischen Verbindungen sind, gewährleistet, dass in den Ringnuten der Druck, der im Innenraum des Gehäuses herrscht, also üblicherweise Tankdruck ansteht. Der im Betrieb in den Kolbenbohrungen auftretende Arbeitsdruck wird über den kurzen Spalt an der inneren Stirnseite einer Laufbuchse 21 und an dem Abschnitt der Außenseite einer Laufbuchse, der zwischen der inneren Stirnseite und der Ringnut 24 liegt, auf Tankdruck abgebaut und beeinträchtigt den Presssitz einer Laufbuchse nur in einem verschwindend geringen Maße. Somit sind die Druckentlastung des Hohlraums 13 und die Druckentlastung der Laufbuchsen 21 auf äußerst einfache Weise miteinander kombiniert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Zylindertrommel
- 11
- Grundkörper
- 12
- Mittelachse
- 13
- zentralen Hohlraum
- 14
- Innenwandung
- 15
- Kolbenbohrungen
- 21
- Laufbuchse
- 22
- äußeren Stirnseite von 16
- 23
- innere Stirnseite von 16
- 24
- Ringnut an 21
- 25
- Außenseite von 11
- 26
- Bohrung in 11
- 27
- Teilbohrung von 26
- 28
- Teilbohrung von 26
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4423023 C2 [0002, 0003]
- DE 10023849 B4 [0004]
