DE19837647C2

DE19837647C2 - Hydrostatic machine with taper in the piston wall or the liner

Info

Publication number: DE19837647C2
Application number: DE1998137647
Authority: DE
Inventors: Christian Moebius; Dirk Sturm
Original assignee: Brueninghaus Hydromatik GmbH
Current assignee: Brueninghaus Hydromatik GmbH
Priority date: 1998-08-19
Filing date: 1998-08-19
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2018-08-20
Also published as: DE19837647A1

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.The invention relates to a hydrostatic machine according to the Preamble of claim 1 or according to the preamble of Claim 7.

[State of the art]

Aus dem DE-GM 69 30 584 ist bereits eine hydrostatische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Die aus dieser Druckschrift hervorgehende hydrostatische Maschine weist Kolben auf, die jeweils mit einem Hohlraum versehen sind, der von einer dünnen Kolbenwandung umgeben ist. Die Dichtung der Kolben in den Bohrungen der Zylindertrommel soll entsprechend der dort vorgeschlagenen Lösung dadurch ver bessert werden, daß auf die dünne Kolbenwandung einerseits in radialer Richtung nach außen gerichtet der Druck in dem mit dem Arbeitsraum verbundenen Hohlraum einwirkt und andererseits in radialer Richtung nach innen gerichtet der Druck in dem Leckspalt zwischen dem Kolben und der Zylindertrommel. Der überlagerte Kräfteverlauf soll zu einer Deformation der Kolbenwandung derart führen, daß die Kolbenwandung im Übergangsbereich zwischen der Kolbenwandung und dem massiven Hauptkörper radial nach außen deformiert ist.DE-GM 69 30 584 already has a hydrostatic one Machine according to the preamble of claim 1 known. The hydrostatic machine resulting from this publication has pistons, each with a cavity are, which is surrounded by a thin piston wall. The Seal the pistons in the bores of the cylinder drum ver according to the solution proposed there be improved that on the one hand in the thin piston wall The pressure in the radial direction is directed outwards the cavity connected to the working area acts and on the other hand directed inwards in the radial direction Pressure in the leakage gap between the piston and the Cylinder drum. The superimposed course of forces should become one Deform the piston wall so that the Piston wall in the transition area between the piston wall and the massive main body deformed radially outward is.

Die in dem DE-GM 69 30 584 vorgeschlagene Lösung hat sich jedoch in der Praxis nicht durchgesetzt, da die Wandung mit hohen Scherkräften belastet wird, was zu einer Ermüdung des Kolbenmaterials führt. Andererseits muß der Hohlraum des Kolbens bei dieser Lösung zwangsläufig mit dem Arbeitsraum in Verbindung stehen, um die Kolbenwandung durch das sich in dem Hohlraum befindliche Hydraulikmedium radial nach außen zu deformieren. Dies ist jedoch insofern ungünstig, als daß das in dem Hohlraum befindliche Volumen des Hydraulikmediums als Totvolumen bei jedem Kompressionsvorgang mitkomprimiert werden muß, was zusätzlicher Kompressionsarbeit bedarf. Es hat sich daher allgemein als vorteilhaft erwiesen, den Hohlraum der Kolben zu dem Arbeitsraum hin zu verschließen, wobei dann jedoch die in dem DE-GM 69 30 584 vorgeschlagene Lösung nicht mehr realisierbar ist.The solution proposed in DE-GM 69 30 584 has but not enforced in practice because the wall with high shear forces, which leads to fatigue of the Piston material leads. On the other hand, the cavity of the Pistons with this solution inevitably with the work space in Connect to the piston wall through which in the Cavity located hydraulic medium radially to the outside deform. However, this is disadvantageous in that the Volume of the hydraulic medium in the cavity as Dead volume compressed with every compression process must be what requires additional compression work. It has therefore generally proven to be advantageous To close the cavity of the pistons to the working space but then the one proposed in DE-GM 69 30 584 Solution is no longer feasible.

Eine dem DE-GM 69 30 584 von der Funktionsweise vergleich bare Lösung für eine Axialkolbenmaschine in Schrägachsen- Bauweise ist aus der DE 32 26 525 A1 bekannt.One of the DE-GM 69 30 584 of the mode of operation compared bare solution for an axial piston machine in inclined axis Construction is known from DE 32 26 525 A1.

Aus der DE-OS 24 44 504 ist es bekannt, einen als Massivkolben ausgebildeten Kolben mit einer ringförmig umlaufenden, zu dem Arbeitsraum hin geöffneten Kehle zu ver sehen, die von einem dünnen Mantelbereich umgeben ist. Der Arbeitsdruck greift an diesem Mantelbereich ähnlich wie bei der DE-GM 69 30 584 in radialer Richtung an und deformiert den Mantelbereich radial nach außen, um die Dichtung zu ver bessern. Auch bei der aus diesen Druckschriften bekannten Lösung hat es sich in der Praxis als nachteilig erwiesen, daß die die Kehle umgebenden Mantelteile relativ rasch ermüden. Ferner ist auch hier das - wenn auch geringere - Volumen der Kehle bei jedem Kompressionsvorgang als Totvolumen mitzukomprimieren.From DE-OS 24 44 504 it is known to be a Solid piston-shaped piston with an annular circumferential throat open to the work area see that is surrounded by a thin mantle area. The Working pressure affects this area of the jacket similarly to DE-GM 69 30 584 in the radial direction and deformed the jacket area radially outwards to ver the seal improve. Also in the known from these publications In practice it has proven disadvantageous that tire the jacket parts surrounding the throat relatively quickly. Furthermore, the - albeit smaller - volume of the Throat as dead volume with each compression process to compress.

Eine hydrostatische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7, d. h. mit einer in die Zylinderbohrungen einge setzten Laufbuchse, in welcher die Kolben bewegbar sind, ist beispielsweise aus der DE 44 23 023 A1 bekannt, wobei dort jedoch keine besonderen Maßnahmen zur Verbesserung der Dichtung zwischen den Kolben und der Zylindertrommel vorge sehen sind. A hydrostatic machine according to the generic term of the Claim 7, d. H. with one inserted into the cylinder bores set liner in which the pistons are movable known for example from DE 44 23 023 A1, wherein there however, no special measures to improve the Pre-gasket between the pistons and the cylinder drum are seen.

In der DE-OS 27 39 745 ist eine Laufbuchse beschrieben, bei der sich bei Druckbeanspruchung eine Spalthülsenverengung zwischen dem Kolben und der Laufbuchse ergibt.In DE-OS 27 39 745 a liner is described in which results in a narrowing of the split sleeve under pressure between the piston and the liner.

OBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 so weiterzubilden, daß sich eine verbesserte Dichtung zwischen den Kolben und der umgebenden Zylindertrommel ergibt.The invention has for its object a hydrostatic Machine according to the preamble of claim 1 or The preamble of claim 7 so that a improved seal between the pistons and the surrounding Cylinder drum results.

Die Aufgabe wird sowohl durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 als auch durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 7 jeweils in Verbindung mit den gattungs bildenden Merkmalen gelöst.The task is characterized by both the distinctive features of claim 1 as well as by the characterizing features of claim 7 each in connection with the genus forming characteristics solved.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß aufgrund einer Verjüngung in der Kolbenwandung oder der Laufbuchse sich bei einer axialen Beanspruchung des Kolbens eine radiale Auswölbung einstellt, die von der axialen Beanspruchung des Kolbens bzw. der Laufbuchse und somit von dem Arbeitsdruck des Hydraulikmediums abhängt. Dabei wird bei der Lösung nach Anspruch 1 nicht der Hohlraum des Kolbens wie beim Stand der Technik radial mit dem Hydraulikmedium beaufschlagt. Vielmehr ist dieser Hohlraum vorzugsweise entsprechend Anspruch 6 von dem Arbeitsraum getrennt. Die radiale Auswölbung des Kolbens bzw. der Laufbuchse erfolgt vielmehr aufgrund der axialen Beanspruchung des Kolbens bzw. der Laufbuchse.The invention is based on the knowledge that due to a taper in the piston wall or the liner radial load on the piston Bulge sets, which from the axial stress of the Piston or the liner and thus of the working pressure depends on the hydraulic medium. Doing so will solve the problem Claim 1 not the cavity of the piston as in the prior art Technology applied radially with the hydraulic medium. Much more is this cavity preferably according to claim 6 of separated from the work area. The radial bulge of the piston or rather the liner is based on the axial Stress on the piston or the liner.

Die Ansprüche 2 bis 6 beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen des Anspruchs 1.Claims 2 to 6 contain advantageous developments of claim 1.

Die Verjüngung kann entsprechend Anspruch 2 durch eine an der dem Hohlraum zugewandten Innenseite der Kolbenwandung vorge sehene Ringnut gebildet sein. Gegenüber einer außenseitigen Anordnung der Ringnut hat dies den Vorteil, daß die Laufober fläche des Kolbens nicht durch die Ringnut beeinträchtigt ist. Dabei ist es entsprechend Anspruch 3 vorteilhaft, wenn die Ringnut keine Kanten, sondern durch Radien geschaffene Übergangsbereiche aufweist. Aufgrund des stetigen Formübergangs werden mechanische Spannungsspitzen vermieden. The taper can be according to claim 2 by a the cavity facing the inside of the piston wall see annular groove be formed. Opposite an outside Arrangement of the ring groove has the advantage that the barrel area of the piston is not affected by the annular groove is. It is advantageous according to claim 3 if the ring groove has no edges, but rather radii Has transition areas. Because of the steady Mechanical stress peaks are avoided.

Die Verjüngung ist in der Kolbenwandung entsprechend Anspruch 4 so anzuordnen, daß sie sich während des gesamten Kolbenhubs stets innerhalb der Zylinderbohrung befindet. Die sich an der Verjüngung einstellende, die Dichtstelle bildende Auswölbung befindet sich daher über den gesamten Kolbenhub in Kontakt mit der Wandung der Zylinderbohrung. Entsprechend Anspruch 5 ist die Verjüngung vorzugsweise so gestaltet, daß die radiale Auswölbung mit zunehmendem Druck des Hydraulikmediums zunimmt. Da die Kolben-Zylinderbohrung-Paarung insbesondere bei niedrigen Arbeitsdrücken dazu neigt, sich festzufressen, ist durch die druckabhängige Auswölbung sichergestellt, daß bei niedrigen Arbeitsdrücken die Auswölbung entsprechend geringer ist und somit einem Kolbenfressen entgegengewirkt wird.The taper is in the piston wall according to claim 4 to be arranged so that they are during the entire piston stroke is always inside the cylinder bore. The ones at the Tapering bulge forming the sealing point is therefore in contact over the entire piston stroke with the wall of the cylinder bore. According to claim 5 the taper is preferably designed so that the radial Bulge with increasing pressure of the hydraulic medium increases. Because the piston-cylinder bore pairing in particular tends to seize at low working pressures, is ensured by the pressure-dependent bulge that at low working pressures the bulge accordingly is less and thus counteracts piston seizure becomes.

Die Ansprüche 8 bis 16 betreffen vorteilhafte Weiterbildungen des Anspruchs 7.Claims 8 to 16 relate to advantageous developments of claim 7.

Die Verjüngung der Laufbuchse ist entsprechend Anspruch 8 vorzugsweise durch eine dem Kolben abgewandte Ringnut gebildet. Dies hat den Vorteil, daß die Innenlauffläche der Laufbuchse im drucklosen Zustand von der Verjüngung unbeeinflußt ist. Auch hier ist es entsprechend Anspruch 9 vorteilhaft, wenn die Ringnut der Laufbuchse keine Kanten, sondern durch Radien gebildete Übergangsbereiche aufweist. In der Zylinderbohrung kann entsprechend Anspruch 10 vorteil hafterweise eine der Verjüngung der zugeordneten Laufbuchse gegenüberliegende Ringnut vorgesehen sein. Diese Ringnut kann, wie auch die Ringnut an der Laufbuchse, entsprechend Anspruch 11 durch einen Verbindungskanal mit dem Arbeitsraum verbunden sein. Durch die Druckbeaufschlagung der Ringnut der Laufbuchse und/oder der Ringnut der Zylinderbohrung ergibt sich eine zusätzliche radiale Kraftkomponente, die die Auswölbung der Laufbuchse unterstützt. The taper of the liner is according to claim 8 preferably by an annular groove facing away from the piston educated. This has the advantage that the inner tread of the Liner in depressurized condition from the taper is unaffected. Here too it is according to claim 9 advantageous if the ring groove of the liner has no edges, but has transition areas formed by radii. In the cylinder bore can be advantageous according to claim 10 Luckily one of the taper of the associated liner opposite annular groove may be provided. This ring groove can, like the ring groove on the liner, accordingly Claim 11 through a connecting channel with the work space be connected. By pressurizing the annular groove Liner and / or the annular groove of the cylinder bore results an additional radial force component that the Bulge support supported.

Auch bei der Anordnung der Verjüngung an der Laufbuchse ist es vorteilhaft, wenn die durch die Verjüngung geschaffene Dichtstelle sich während des gesamten Kolbenhubs entsprechend Anspruch 12 in Kontakt mit der Lauffläche der Kolben befindet und die radiale Auswölbung der Verjüngung mit zunehmendem Druck des Hydraulikmediums entsprechend Anspruch 13 zunimmt.Even with the arrangement of the taper on the liner it is advantageous if the one created by the taper Seal itself accordingly during the entire piston stroke Claim 12 is in contact with the tread of the piston and the radial bulge of the taper with increasing Pressure of the hydraulic medium increases according to claim 13.

Entsprechend Anspruch 14 sollte die Laufbuchse in einem sich von der Verjüngung in Richtung auf den durch den Kolben ver schlossenen Arbeitsraum erstreckenden Bereich gegenüber der Zylindertrommel beweglich und in einem sich von der Ver jüngung von dem Arbeitsraum weg erstreckenden Bereich mit der Zylindertrommel verbunden sein. Dadurch ist sichergestellt, daß sich die Laufbuchse an der Verjüngung aufgrund der axialen Druckbeaufschlagung deformieren kann. Entsprechend Anspruch 15 kann vorteilhaft in dem sich von der Verjüngung in Richtung auf den Arbeitsraum erstreckenden Bereich der Laufbuchse eine Dichtung vorgesehen sein, die einen Spalt zwischen der Laufbuchse und der Zylindertrommel zu dem Arbeitsraum hin abdichtet. Dadurch wird verhindert, daß das hydraulische Medium in den Bereich zwischen der Laufbuchse und der Zylindertrommel eindringt und die Zylindertrommel in ungewollter Weise radial deformiert. Ferner wird der Leckage verlust des Hydraulikmediums verringert. Zum Abführen der dennoch nicht ganz unvermeidlichen Leckageverluste kann ent sprechend Anspruch 16 ein Leckkanal in der Zylinderbohrung vorgesehen sein, der sich von der Verjüngung der Laufbuchse bis zu einem Leckraum erstreckt.According to claim 14, the liner should be in one from the taper towards the ver through the piston enclosed work area opposite the area Cylinder drum movable and in one of the Ver the area that extends away from the work space with the Be connected to the cylinder drum. This ensures that the liner on the taper due to the axial deformation can deform. Corresponding Claim 15 can be advantageous in that of the taper in the direction of the working area of the Liner a seal may be provided which has a gap between the liner and the cylinder drum to the Seals the work area. This prevents that hydraulic medium in the area between the liner and the cylinder drum penetrates and the cylinder drum in inadvertently deformed radially. Furthermore, the leakage loss of hydraulic medium is reduced. To drain the Leakage losses that are not entirely unavoidable can occur speaking claim 16 a leak channel in the cylinder bore Be provided by the taper of the liner extends to a leak.

[Examples]

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach folgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Preferred embodiments of the invention are described in described below with reference to the drawing. In the Show drawing:

Fig. 1 eine bekannte Ausgestaltung einer hydrostatischen Maschine in Form einer Axialkolbenmaschine in Schrägscheiben-Bauweise in einer geschnittenen Darstellung; Figure 1 shows a known embodiment of a hydrostatic machine in the form of an axial piston machine in swash plate construction in a sectional view.

Fig. 2 eine auszugsweise Schnittdarstellung eines Kolbens und der umgebenden Zylindertrommel entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im drucklosen Zustand; Figure 2 is a partial sectional view of a piston and the surrounding cylinder drum according to a first embodiment of the invention in the depressurized state.

Fig. 3 das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel bei Beaufschlagung mit einem Arbeitsdruck; Fig Embodiment 3 shown in Figure 2 when subjected to a working pressure..;

Fig. 4 eine auszugsweise Schnittdarstellung eines Kolbens und der umgebenden Zylindertrommel entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und Fig. 4 is a partial sectional view of a piston and the surrounding cylinder drum according to a second embodiment of the invention; and

Fig. 5 eine auszugsweise Schnittdarstellung eines Kolbens und der umgebenden Zylindertrommel entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 5 is a partial sectional view of a piston and the surrounding cylinder drum according to a third embodiment of the invention.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist in Fig. 1 eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheiben-Bauweise in einer üblichen Bauart dargestellt.For a better understanding of the invention, an axial piston machine in a swash plate design in a conventional design is shown in FIG. 1.

In einem Gehäuse 2 ist eine mit einer Welle 4 drehfest verbundene Zylindertrommel 3 drehbar angeordnet. Die Welle 4 ist an einem ersten Wälzlager 5 und an einem zweiten Wälzlager 6 gelagert. Zwischen einem Anschlußblock 7 und der Zylindertrommel 3 befindet sich ein Steuerkörper 8, der Steuernieren 9 zur zyklischen Verbindung eines Niederdruckanschlusses 10 und eines Hochdruckanschlusses 18 mit in der Zylindertrommel 3 vorgesehenen Zylinderbohrungen 11 aufweist. In den Zylinderbohrungen 11 sind Kolben 12 im wesentlichen axial beweglich. Die Kugelköpfe 13 der Kolben 12 stützen sich über Gleitschuhe 14 an einer Schrägscheibe 15 ab. Bei Schrägstellung der Schrägscheibe 15 führen die Kolben 12 bei jeder Umdrehung der Welle 4 und der Zylindertrommel 3 einen Kolbenhub innerhalb der Zylinderbohrungen 11 aus, so daß bei der Arbeitsweise der hydrostatischen Maschine 1 als Axialkolbenpumpe das sich in dem durch die Kolben 12 verschlossenen Arbeitsraum 16 befindliche Hydraulikmedium mit einem Arbeitsdruck p_HD beaufschlagt wird.A cylinder drum 3, which is connected to a shaft 4 in a rotationally fixed manner, is rotatably arranged in a housing 2 . The shaft 4 is mounted on a first roller bearing 5 and on a second roller bearing 6 . Between a connection block 7 and the cylinder drum 3 there is a control body 8 which has control kidneys 9 for the cyclical connection of a low-pressure connection 10 and a high-pressure connection 18 with cylinder bores 11 provided in the cylinder drum 3 . Pistons 12 are essentially axially movable in the cylinder bores 11 . The ball heads 13 of the pistons 12 are supported by sliding shoes 14 on a swash plate 15 . When the swash plate 15 is inclined, the pistons 12 perform a piston stroke within the cylinder bores 11 with each revolution of the shaft 4 and the cylinder drum 3 , so that when the hydrostatic machine 1 functions as an axial piston pump, it is located in the working space 16 closed by the piston 12 Hydraulic medium with a working pressure p _{HD is} applied.

Bei der in Fig. 1 dargestellten konventionellen Bauweise einer hydrostatischen Maschine in Axialkolben-Bauweise befindet sich zwischen den Kolben 12 und der umgebenden Zylindertrommel 3 ein nicht unwesentlicher Führungsspalt. Die Paarung Zylinderbohrung 11 - Kolben 12 hat insbesondere bei niedrigen Betriebsdrücken p_HD, großen Drehzahlen der Zylindertrommel 3 und kleinen Kolbenhüben eine verstärkte Neigung zum Kolbenfressen. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, den Führungsspalt zwischen dem Kolben 12 und den Zylinderbohrungen 11 kleiner auszulegen, um den in Fig. 1 verdeutlichten Leckölstrom Q_ZK durch diesen Führungsspalt in den Leckraum 17 zu verringern und dadurch die Leckageverluste zu vermindern. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der Leckölstrom Q_ZK mit ansteigendem Betriebsdruck p_HD aufgrund des damit verbundenen Anstiegs des Druckabfalls an dem Führungsspalt ansteigt und weiterhin überproportional von der Spaltbreite zwischen dem Kolben 12 und der umgebenden Zylindertrommel 3 abhängig ist.In the conventional construction of a hydrostatic machine in the axial piston construction shown in FIG. 1, there is a not insignificant guide gap between the pistons 12 and the surrounding cylinder drum 3 . The pairing of cylinder bore 11 and piston 12 has an increased tendency to piston seizure, especially at low operating pressures p _HD , high speeds of the cylinder drum 3 and small piston strokes. For this reason, it is not possible to make the guide gap between the piston 12 and the cylinder bores 11 smaller in order to reduce the leakage oil flow Q _ZK illustrated in FIG. 1 through this guide gap into the leakage space 17 and thereby to reduce the leakage losses. It should be taken into account that the leakage oil flow Q _{ZK increases} with increasing operating pressure p _HD due to the associated increase in the pressure drop at the guide gap and is still disproportionately dependent on the gap width between the piston 12 and the surrounding cylinder drum 3 .

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an der Paarung zwischen den Kolben 12 und den Zylinderbohrungen 11.The invention relates to an improvement in the pairing between the pistons 12 and the cylinder bores 11 .

Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein Kolben 12 und die umgebende Zylindertrommel 3 sowie der zugehörige Gleitschuh 14 dargestellt sind. Der Kolben 12 ist als Hohlkolben ausgebildet und weist einen von dem Arbeitsraum 16 getrennten Hohlraum 20 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kolben 12 durch ein Reibschweiß verfahren hergestellt und weist ein Innenrohr 21 auf. Durch den Endbereich 22, das Innenrohr 21 und den Kugelkopf 13 ist eine Längsbohrung 23 über einer Drosselstelle 24 zu einem trichterförmigen Auslaß 25 geführt, dem ein trichterförmiger Einlaß einer Durchgangsbohrung 26 des Gleitschuhs 14 gegen überliegt. Die Längsbohrung 23 in dem Kolben 12 und die Längsbohrung 26 in dem Gleitschuh 14 dienen der hydraulischen Entlastung und Schmierung des Gleitschuhs 14. Fig. 2 shows a first embodiment of the invention, wherein a piston 12 and the surrounding cylinder drum 3 and the associated slide shoe 14 are shown. The piston 12 is designed as a hollow piston and has a cavity 20 which is separate from the working space 16 . In the illustrated embodiment, the piston 12 is made by a friction welding process and has an inner tube 21 . Through the end region 22 , the inner tube 21 and the ball head 13 , a longitudinal bore 23 is guided via a throttle point 24 to a funnel-shaped outlet 25 , which a funnel-shaped inlet of a through hole 26 of the slide shoe 14 is opposite. The longitudinal bore 23 in the piston 12 and the longitudinal bore 26 in the slide shoe 14 serve for the hydraulic relief and lubrication of the slide shoe 14 .

Der das Innenrohr 21 ringförmig umgebende Hohlraum 20 des Kolbens 12 ist von einer Kolbenwandung 27 umgeben, die sich zwischen dem Endbereich 22 und einem Halsbereich 28 des Kolbens 12 erstreckt. Erfindungsgemäß hat die Kolbenwandung 27 eine Verjüngung 29. An der Verjüngung 29 weist die Kolben wandung 27 eine verminderte Wandstärke auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verjüngung dadurch gebildet, daß eine an der dem Hohlraum 20 zugewandten Innenseite der Kolbenwandung 27 ausgebildete Ringnut 30 vorgesehen ist. In dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Ringnut keinerlei Kanten oder andere abrupte Formübergänge auf, sondern durch Radien 31 bis 33 geschaffene Übergangs bereiche, die einen stetigen, kontinuierlichen Formübergang schaffen. An den durch die erfindungsgemäße Formgebung ver miedenen Kanten könnten bei der noch zu beschreibenden axialen Beanspruchung des Kolbens 12 hohe mechanische Spannungsspitzen auftreten, die zu einer Materialermüdung und somit zu einem vorzeitigen Ausfall des Kolbens 12 führen könnten. Zwischen der Kolbenwandung 27 und der Zylinder bohrung 11 befindet sich ein in Fig. 2 übertrieben gezeichneter Führungsspalt 34. Der Führungsspalt 34 muß eine bestimmte Mindestspaltbreite aufweisen, da es ansonsten bei niedrigen Betriebsdrücken, hohen Drehzahlen und einem kleinen Kolbenhub zum Kolbenfressen kommen könnte. Bei hohen Betriebsdrücken p_HD hingegen kommt es aufgrund des Führungs spalts zu einem nicht unerheblichen Leckölstrom Q_ZK, der durch die erfindungsgemäße Maßnahme verringert wird.The cavity 20 of the piston 12 , which surrounds the inner tube 21 in a ring, is surrounded by a piston wall 27 which extends between the end region 22 and a neck region 28 of the piston 12 . According to the invention, the piston wall 27 has a taper 29 . At the taper 29 , the piston wall 27 has a reduced wall thickness. In the exemplary embodiment shown, the taper is formed in that an annular groove 30 is provided on the inside of the piston wall 27 facing the cavity 20 . In the preferred embodiment shown, the annular groove has no edges or other abrupt shape transitions, but rather transition areas created by radii 31 to 33 , which create a continuous, continuous shape transition. At the edges avoided by the shaping according to the invention, high mechanical stress peaks could occur during the axial loading of the piston 12 , which can still be described, which could lead to material fatigue and thus to a premature failure of the piston 12 . Between the piston wall 27 and the cylinder bore 11 there is an exaggerated guide gap 34 in FIG. 2. The guide gap 34 must have a certain minimum gap width, since otherwise piston seizing could occur at low operating pressures, high speeds and a small piston stroke. At high operating pressures p _HD, however, there is a not inconsiderable leakage oil flow Q _ZK due to the guide gap, which is reduced by the measure according to the invention.

Fig. 3 zeigt das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel im Gegensatz zu Fig. 2 nicht im drucklosen Zustand, sondern in einem druckbeaufschlagten Zustand, bei welchem in dem Arbeitsraum 16 der Arbeitsdruck p_HD herrscht. Aufgrund des Druckgefälles zwischen dem Arbeitsdruck p_HD in dem Arbeits raum 16 und dem in dem Leckraum 17 herrschenden Leckdruck erfährt der Kolben eine axiale Beaufschlagung, die an der Verjüngung 29 zu einer geringfügigen elastischen Stauchung des Kolbens 12 und einer radial nach außen gerichteten elastischen Auswölbung 35 führt, die in Fig. 3 übertrieben dargestellt ist. Diese Auswölbung 35 verringert die Spalt breite des Führungsspalts 34 und dichtet den Führungsspalt 34 weitgehend ab, so daß der Leckölstrom Q_ZK gegenüber der konventionellen Ausgestaltung des Kolbens ohne der Verjüngung 29 erheblich verringert ist. Die Verringerung des Leckageverlustes führt zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades der hydrostatischen Maschine 1. FIG. 3 shows the exemplary embodiment shown in FIG. 2, in contrast to FIG. 2, not in the unpressurized state, but in a pressurized state in which the working pressure p _HD prevails in the working space 16 . Due to the pressure gradient between the working pressure p _HD in the working space 16 and the leak pressure prevailing in the leakage space 17 , the piston experiences an axial application, which on the taper 29 leads to a slight elastic compression of the piston 12 and a radially outward elastic bulge 35 leads, which is shown exaggerated in Fig. 3. This bulge 35 reduces the gap width of the guide gap 34 and largely seals the guide gap 34 , so that the leakage oil flow Q _ZK compared to the conventional design of the piston without the taper 29 is significantly reduced. The reduction in the leakage loss leads to an increase in the efficiency of the hydrostatic machine 1 .

Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die Auswölbung 35 mit zunehmendem Arbeitsdruck p_HD in dem Arbeitsraum 16 vergrößert wird, so daß die durch die Auswölbung 35 bewirkte Abdichtung insbesondere bei großen Arbeitsdrücken p_HD besonders effektiv ist. Der Führungsspalt 34 wird daher erfindungsgemäß bei hohem Betriebsdruck p_HD klein und bei niedrigem Betriebsdruck p_HD groß gehalten. Da bei hohen Arbeitsdrücken die Gefahr eines Kolbenfressens gegenüber niedrigen Arbeitsdrücken vermindert ist, führt die mit der Auswölbung 35 einhergehende Verringerung der Spaltbreite 34 nicht zu einer Schädigung der Kolben 12 oder der Zylinderbohrungen 11.A significant advantage is that the bulge 35 is increased in the work space 16 with increasing working pressure p _HD , so that the sealing caused by the bulge 35 is particularly effective, in particular at high working pressures p _HD . According to the invention, the guide gap 34 is therefore kept small at high operating pressure p _HD and large at low operating pressure p _HD . Since at high working pressures the risk of piston seizure is reduced compared to low working pressures, the reduction in the gap width 34 associated with the bulge 35 does not damage the pistons 12 or the cylinder bores 11 .

Die Verjüngung 29 ist dabei axial so positioniert, daß sie sich während des gesamten Kolbenhubs stets innerhalb der Zylinderbohrung 11 befindet und den Führungsspalt 34 abdichtet.The taper 29 is positioned axially so that it is always within the cylinder bore 11 during the entire piston stroke and seals the guide gap 34 .

In Fig. 4 ist in einer auszugsweisen, geschnittenen Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem druckbeaufschlagten Zustand dargestellt. Ähnlich wie in Fig. 3 ist der Kolben 12, der Gleitschuh 14 und der den Kolben 12 umgebende Bereich der Zylindertrommel 3 dargestellt. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, um die Zuordnung zu erleichtern.In FIG. 4 sectioned representation is to have, in a shown a second embodiment of the invention in a pressurized state. Similar to FIG. 3, the piston 12 , the sliding shoe 14 and the region of the cylinder drum 3 surrounding the piston 12 are shown. Elements that have already been described are provided with matching reference numerals in order to facilitate the assignment.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kolben 12 nicht unmittelbar in der Zylinderbohrung 11, sondern in einer in die Zylinderbohrung 11 eingesetzten Laufbuchse 40 geführt. Im Gegensatz zu dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel, weist nicht die Wandung 27 des Kolbens 12, sondern die Laufbuchse 40 eine Verjüngung 41 auf. Ein sich von der Verjüngung 41 in Richtung auf den Leckraum 17, also von dem Arbeitsraum 16 weg, erstreckender Bereich 42 ist beispielsweise mittels einer Schweißnaht 43 an der Zylindertrommel 3 arretiert. Dagegen ist ein sich von der Verjüngung 41 in Richtung auf den Arbeitsraum 16 erstreckender Bereich 44 gegenüber der Zylindertrommel 3 bewegbar, d. h. an der Zylindertrommel 3 nicht unmittelbar arretiert.In the exemplary embodiment shown in FIG. 4, the piston 12 is not guided directly in the cylinder bore 11 , but rather in a liner 40 inserted into the cylinder bore 11 . In contrast to the exemplary embodiment shown in FIGS. 2 and 3, it is not the wall 27 of the piston 12 but the bushing 40 that has a taper 41 . A region 42 which extends from the taper 41 in the direction of the leakage space 17 , that is to say away from the working space 16 , is locked to the cylinder drum 3 , for example, by means of a weld seam 43 . In contrast, an area 44 which extends from the taper 41 in the direction of the working space 16 can be moved relative to the cylinder drum 3 , ie is not directly locked on the cylinder drum 3 .

Bei der in Fig. 4 dargestellten Beaufschlagung des Kolbens 12 mit einem in dem Arbeitsraum 16 herrschenden Arbeitsdruck p_HD greift der Arbeitsdruck p_HD an der Stirnfläche 45 der Laufbuchse 40 an und beaufschlagt diese axial. Dies führt an der Verjüngung 41 zu einer in Fig. 4 übertrieben dargestellten Auswölbung 46 der Laufbuchse 42 radial nach innen, so daß ein zwischen der Laufbuchse 40 und dem Kolben 12 gebildeter Führungsspalt 34 verschmälert und somit die Leckölströmung Q_ZK verringert wird. Dabei nimmt die radiale Auswölbung 46 der Verjüngung 41 mit zunehmendem Druck p_HD des Hydraulikmediums in dem Arbeitsraum 16 zu.In the illustrated in Fig. 4 action on the piston 12 with a pressure prevailing in the working chamber 16 the working pressure p _HD accesses the working pressure p _HD on the end face 45 of the bushing 40 and applied them axially. This leads at the taper 41 to a bulge 46 of the bushing 42 shown exaggerated in FIG. 4 radially inward, so that a guide gap 34 formed between the bushing 40 and the piston 12 is narrowed and thus the leakage oil flow Q _{ZK is} reduced. The radial bulge 46 of the taper 41 increases with increasing pressure p _{HD of} the hydraulic medium in the working space 16 .

Die Verjüngung 41 kann durch eine dem zugehörigen Kolben 12 abgewandte Ringnut 50 an der Laufbuchse 40 gebildet sein. Vorzugsweise weist auch die Ringnut 50 der Laufbuchse 40 keine Kanten, sondern durch Radien 47, 48 und 59 geschaffene Übergangsbereiche mit einem stetigen Formübergang auf, so daß mechanische Spannungsspitzen in diesem Bereich vermieden werden.The taper 41 can be formed by an annular groove 50 on the sleeve 40 facing away from the associated piston 12 . The annular groove 50 of the liner 40 preferably also has no edges, but rather transition regions created by radii 47 , 48 and 59 with a continuous shape transition, so that mechanical stress peaks are avoided in this region.

Ein Dichtring 51 dichtet den Bereich zwischen der Laufbuchse 40 und der Zylindertrommel 3 ab. Vorzugsweise ist ein Leckkanal 52 vorgesehen, der das Hydraulikmedium zu dem Leckraum 17 hin abführt, das trotz des Dichtrings 51 in den Bereich zwischen der Laufbuchse 40 und der Zylindertrommel 3 eindringt.A sealing ring 51 seals the area between the liner 40 and the cylinder drum 3 . A leakage channel 52 is preferably provided, which leads the hydraulic medium to the leakage space 17 , which despite the sealing ring 51 penetrates into the area between the liner 40 and the cylinder drum 3 .

Die Verjüngung 41 ist axial so in der Laufbuchse 40 angeordnet, daß sie während des gesamten Kolbenhubs stets der Lauffläche 53 des Kolbens 12 gegenüberliegt und deshalb ihre Dichtfunktion über den gesamten Kolbenhub hinweg ausüben kann.The taper 41 is arranged axially in the liner 40 so that it is always opposite the running surface 53 of the piston 12 during the entire piston stroke and can therefore perform its sealing function over the entire piston stroke.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei auch hier der Kolben 12, der zugehörige Gleitschuh 14 und der den Kolben 12 umgebende Bereich der Zylindertrommel 3 dargestellt sind. Bereits anhand der Fig. 2 bis 4 beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, so daß sich insoweit eine wiederholende Beschreibung erübrigt. Fig. 5 shows a further embodiment of the invention, wherein also here the piston 12, the associated sliding shoe 14 and the piston 12 are illustrated surrounding the region of the cylinder drum 3. Elements already described with reference to FIGS . 2 to 4 are provided with the same reference numerals, so that a repetitive description is not necessary.

In ähnlicher Weise, wie bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 eine Laufbuchse 40 in die Zylinderbohrung 11 eingesetzt. Im Gegensatz zu der Darstellung der Fig. 4, bei welcher die Laufbuchse 40 im mit dem Arbeitsdruck p_HD beaufschlagten Zustand dargestellt ist, ist in Fig. 5 der drucklose Zustand dargestellt. Die Laufbuchse 40 ist deshalb nicht nach innen ausgewölbt. Erkennbar ist die durch die Ringnut 50 geschaffene Verjüngung 41 der Laufbuchse 40. Erkennbar ist weiterhin eine der Verjüngung 46 der Laufbuchse 40 gegenüberliegende Ringnut 60, die in der Zylinderbohrung 11 ausgebildet ist. Durch die beiden Ringnuten 50 und 60 wird ein Hohlraum geschaffen, der über einen Verbindungskanal 61 mit dem Arbeitsraum 16 verbunden ist. Wenn in dem Arbeitsraum 16 ein Arbeitsdruck p_HD herrscht, so wird über den Verbindungskanal 61 die Laufbuchse 40 an der Stelle der Verjüngung 41 mit einer radialen Kraftkomponente beaufschlagt, die die Auswölbung der Laufbuchse 40 aufgrund der axialen Beaufschlagung an der Stirnfläche 45 unterstützt. Zu betonen ist jedoch, daß die wesentliche Verformungskraft durch die an der Stirnfläche 45 der Laufbuchse 40 angreifende axiale Kraftkomponente hervorgerufen wird.In a manner similar to that in the exemplary embodiment shown in FIG. 4, a liner 40 is also inserted in the cylinder bore 11 in the exemplary embodiment in FIG. 5. In contrast to the illustration in FIG. 4, in which the liner 40 is shown in the state subjected to the working pressure p _HD , the unpressurized state is shown in FIG. 5. The liner 40 is therefore not bulged inwards. The taper 41 of the liner 40 created by the annular groove 50 can be seen . An annular groove 60 opposite the taper 46 of the liner 40 , which is formed in the cylinder bore 11 , can also be seen. The two annular grooves 50 and 60 create a cavity which is connected to the working space 16 via a connecting channel 61 . If there is a working pressure p _HD in the working space 16 , then the bushing 40 is acted upon by the connecting _channel 61 at the location of the taper 41 with a radial force component which supports the bulging of the bushing 40 due to the axial loading on the end face 45 . It should be emphasized, however, that the essential deformation force is caused by the axial force component acting on the end face 45 of the liner 40 .

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungs beispiele beschränkt. Insbesondere kann die Verjüngung 29 des Kolbens 12 und die Verjüngung 41 der Laufbuchse 40 auch in anderer Weise ausgestaltet sein oder es können andere Bauformen der Kolben 12 oder der Laufbuchsen 40 zum Einsatz kommen.The invention is not limited to the illustrated execution examples. In particular, the taper 29 of the piston 12 and the taper 41 of the liner 40 can also be designed in a different way, or other designs of the piston 12 or the liner 40 can be used.

Claims

1. Hydrostatic machine ( 1 ) with a cylinder drum ( 3 ) and cylinder bores ( 11 ) formed in the cylinder drum ( 3 ), in which pistons ( 12 ) can be moved, each having a cavity ( 20 ) that is supported by a piston wall ( 27 ) is surrounded, characterized in that the piston wall ( 27 ) has a taper ( 29 ) which bulges radially outward when the piston ( 12 ) is axially loaded.

2. Hydrostatic machine according to claim 1, characterized in that the taper ( 29 ) is formed by an annular groove ( 30 ) provided on the inside of the piston wall ( 27 ) facing the cavity ( 20 ).

3. Hydrostatic machine according to claim 2, characterized in that the annular groove ( 30 ) has no edges, but by means of radii ( 31 , 32 , 33 ) created transition areas.

4. Hydrostatic machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the taper ( 29 ) is arranged axially in the piston wall ( 27 ) so that it is always within the associated cylinder bore ( 11 ) during the entire piston stroke.

5. Hydrostatic machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the radial bulge ( 35 ) of the taper ( 29 ) with increasing pressure (p _HD ) of a hydraulic medium, which is in a working space sealed by the piston ( 12 ) ( 16 ) is increasing.

6. Hydrostatic machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cavity ( 20 ) of the piston ( 12 ) is separated from the working chamber ( 16 ) closed by the piston ( 12 ).

7. Hydrostatic machine ( 1 ) with a cylinder drum ( 3 ) and cylinder bores ( 11 ) formed in the cylinder drum ( 3 ), in which pistons ( 12 ) can be moved into bushings ( 40 ) inserted into the cylinder bores ( 11 ), characterized in that that each bushing ( 40 ) has a taper ( 41 ) that bulges radially inward when the bushing ( 40 ) is axially loaded.

8. Hydrostatic machine according to claim 7, characterized in that the taper ( 41 ) by an associated piston ( 12 ) facing away from the annular groove ( 50 ) is formed on the bushing ( 40 ).

9. Hydrostatic machine according to claim 8, characterized in that the annular groove ( 50 ) of the liner ( 40 ) has no edges, but by means of radii ( 47 , 48 , 49 ) created transition areas.

10. Hydrostatic machine according to one of claims 7 to 9, characterized in that on each cylinder bore ( 11 ) one of the taper ( 41 ) of the associated bushing ( 40 ) opposite annular groove ( 60 ) is formed.

11. Hydrostatic machine according to one of claims 8 to 10, characterized in that the annular groove ( 50 ) on the bushing ( 40 ) and / or the annular groove ( 60 ) on the cylinder bore ( 11 ) via a connecting channel ( 61 ) with a through the associated piston ( 12 ) is closed or work space ( 16 ).

12. Hydrostatic machine according to one of claims 7 to 11, characterized in that the taper ( 41 ) is arranged axially in the bushing ( 40 ) such that it always has a running surface ( 53 ) of the associated piston ( 12 ) during the entire piston stroke. opposite.

13. Hydrostatic machine according to one of claims 7 to 12, characterized in that the radial bulge of the taper ( 41 ) with increasing pressure (p _HD ) of a hydraulic medium which is located in a working space ( 16 ) closed by the piston ( 12 ) , increases.

14. Hydrostatic machine according to one of claims 7 to 13, characterized in that the bushing ( 40 ) in a region ( 44 ) extending from the taper ( 41 ) in the direction of the working space ( 16 ) closed by the piston ( 12 ). and in movable relation to the cylinder drum (3) is located a connected from the taper (41) from the working space (16) extending away portion (42) with the cylinder drum (3).

15. Hydrostatic machine according to claim 14, characterized in that in the from the taper ( 41 ) in the direction of the working space ( 16 ) extending region ( 44 ) of the bushing ( 40 ) a seal ( 51 ) is provided which has a gap seals between the liner ( 40 ) and the cylinder drum ( 3 ) to the working space ( 16 ).

16. Hydrostatic machine according to one of claims 7 to 15, characterized in that in the cylinder bore ( 11 ) a leak channel ( 52 ) is provided which extends from the taper ( 41 ) of the bushing ( 40 ) to a leakage space ( 17 ) extends.