DE102017206901A1 - Hydrostatic axial piston machine - Google Patents

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Stefan Hoppe
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Offenbart ist eine hydrostatische Axialkolbenmaschine mit einer um eine Drehachse drehbaren Zylindertrommel mit Zylinderbohrungen und darin verschieblich aufgenommenen Verdrängerkolben, die an einer gegen eine Drehebene der Zylindertrommel angestellten oder anstellbaren Schrägscheibe gleitend abgestützt sind, hin zu der sie von einem Niederhalter der Axialkolbenmaschine belastbar sind, der einen von einem Druckstück belasteten Druckabschnitt aufweist, wobei eine konvexe Mantelfläche des Druckabschnitts oder Druckstücks mit einer konkaven Mantelfläche des jeweils anderen in Anlage ist.

Figure DE102017206901A1_0000
Disclosed is a hydrostatic axial piston machine with a cylinder drum rotatable about a rotation axis with cylinder bores and slidably received displacement piston, which are slidably supported on a against a plane of rotation of the cylinder drum hired or engageable swash plate, to which they are loaded by a hold-down of the axial piston, the one Having a pressure piece loaded pressure portion, wherein a convex lateral surface of the pressure section or pressure piece with a concave lateral surface of the other in abutment.
Figure DE102017206901A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a hydrostatic axial piston machine in swash plate construction according to the preamble of patent claim 1.

Eine hydrostatische Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise hat eine Zylindertrommel mit Zylinderbohrungen und darin axial beweglich angeordneten Verdrängerkolben. Deren aus den Zylinderbohrungen hervorstehende Köpfe sind über Gleitschuhe an einer fest angestellten oder verschwenkbaren Schrägscheibe abgestützt. Im erstgenannten Fall bezeichnet weist die Maschine ein konstantes Verdrängungsvolumen auf, im zweiten Fall ist sie mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgestaltet. Je stärker dabei die Schrägscheibe gegen eine Rotationsebene der Zylindertrommel angestellt ist, umso größer ist ein unter Drehung der Zylindertrommel resultierender Arbeitshub der Verdrängerkolben und umso größer das so eingestellte Verdrängungsvolumen der Maschine.A hydrostatic axial piston machine in swash plate design has a cylinder drum with cylinder bores and therein axially movably arranged displacement piston. Their protruding from the cylinder bores heads are supported on sliding shoes on a fixed or swivel swash plate. In the former case, the machine has a constant displacement volume, in the second case it is designed with an adjustable displacement volume. The stronger the swash plate is set against a plane of rotation of the cylinder drum, the greater is a working stroke of the displacer piston resulting from rotation of the cylinder drum and the greater the displacement volume of the machine set in this way.

Unabhängig davon ob die Axialkolbenmaschine im Pumpen- oder Motorbetrieb betrieben wird, muss sichergestellt sein, dass die Verdrängerkolben mit ihren Gleitschuhen nicht von der Schrägscheibe abheben. Ein Niederhalten der Verdrängerkolben auf die Schrägscheibe ist beispielsweise im Pumpenbetrieb wichtig, damit die Verdrängerkolben ihren Saughub verlässlich ausführen können. Selbst im Motorbetrieb, in welchem die Verdrängerkolben ja durch den Hochdruck an die Schrägscheibe gedrückt sind, kann es Betriebssituationen geben, in denen die Gleitschuhe abheben können. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Hochdruck zusammenbricht. Auch dann muss die Anlage der Verdrängerkolben an der Schrägscheibe sichergestellt sein damit diese, sofern wieder Hochdruck ansteht, nicht gegen die Schrägscheibe geschlagen werden. Eine solche Situation tritt beispielsweise auf, wenn ein Lüftermotor nach dem Stopp der Ölversorgung noch nachläuft.Regardless of whether the axial piston engine is operated in pump or motor mode, it must be ensured that the displacement pistons with their sliding shoes do not lift off the swash plate. Holding down the displacement piston on the swash plate is important, for example, in pump operation, so that the displacement piston can reliably perform its suction stroke. Even in engine operation, in which the displacer are indeed pressed by the high pressure on the swash plate, there may be operating situations in which the shoes can lift off. This is especially the case when the high pressure collapses. Even then, the installation of the displacer must be ensured on the swash plate so that, if high pressure is again pending, are not struck against the swash plate. Such a situation occurs, for example, when a fan motor after the stop of the oil supply is still running.

Der Stand der Technik kennt zum Niederhalten der Verdrängerkolben Lösungen, die auf einer Niederhalteplatte beruhen, von der die Verdrängerkolben hin zur Schrägscheibe belastet sind. Die Niederhalteplatte ist dabei wiederum von einer Niederhaltkugel, die federnd an der Zylindertrommel abgestützt ist, mit einer Niederhaltekraft beaufschlagt.The prior art knows to hold down the displacement piston solutions based on a hold-down plate from which the displacers are loaded towards the swash plate. The hold-down plate is again acted upon by a hold-down ball, which is resiliently supported on the cylinder drum, with a hold-down force.

Derartige Lösungen zeigen beispielsweise die Druckschriften DE 37 43 125 A1 und US 4 581 980 . Hier sind die Niederhalteplatte, genauer gesagt eine Ausnehmung darin, und die Niederhaltekugel durch idealer Weise identische, sphärische Mantelflächen aufeinander abgestimmt. Nachteilig an diesen Lösungen ist, dass hohe Anforderungen an die Toleranz der konvexen und konkaven Mantelflächen zu stellen sind. Passen diese exakt zueinander, sind eine Flächenpressung und daher auch ein Verschleiß gering. Allerdings ist der Aufwand zum Einhalten der Form- und Lagetoleranzen an dieser Stelle erheblich. Kommt es zu signifikanten Abweichungen, wenn beispielsweise die konvexe Mantelfläche der Kugel einen signifikant größeren Radius aufweist als jene der Rückzugsplatte, so taucht die Kugel nicht korrekt in die konkave Ausnehmung der Rückzugsplatte ein und es kommt anstatt zum flächigen Kontakt der Mantelflächen zu einem Kantenläufer der Kugel am Rand der Rückzugsplatte und damit zur Beschädigung. Im umgekehrten Fall, wenn der Radius der Kugel signifikant kleiner ist als der Radius der konkaven Ausnehmung der Rückzugsplatte kann es zum Klemmen der Kugel im unteren Bereich einer Ausnehmung der Rückzugsplatte kommen.Such solutions show, for example, the publications DE 37 43 125 A1 and US 4,581,980 , Here, the hold-down plate, more precisely a recess therein, and the hold-down ball are matched by ideally identical spherical surfaces. A disadvantage of these solutions is that high demands are placed on the tolerance of the convex and concave lateral surfaces. If they match each other exactly, surface pressure and therefore wear are low. However, the effort to comply with the form and position tolerances at this point is considerable. If there are significant deviations, for example, if the convex lateral surface of the ball has a significantly larger radius than that of the return plate, the ball does not dip correctly in the concave recess of the return plate and it comes instead of the surface contact of the lateral surfaces to an edge runner of the ball at the edge of the return plate and thus to damage. In the opposite case, if the radius of the ball is significantly smaller than the radius of the concave recess of the return plate, it may come to pinching the ball in the lower region of a recess of the return plate.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise zu schaffen, deren Niederhalter eine höhere Sicherheit gegen Ausfall und Beschädigung aufweist.In contrast, the invention has for its object to provide a hydrostatic axial piston machine in swash plate design, whose hold-down has a higher security against failure and damage.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydrostatische Axialkolbenmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a hydrostatic axial piston machine having the features of patent claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 10 beschrieben.Advantageous developments of the invention are described in the claims 2 to 10.

Eine hydrostatische Axialkolbenmaschine hat eine um eine Drehachse drehbare Zylindertrommel mit Zylinderbohrungen. In diesen ist jeweils ein Verdrängerkolben verschieblich aufgenommen. Die Verdrängerkolben sind dabei an einer gegen eine Drehebene der Zylindertrommel angestellten oder anstellbaren Schrägscheibe gleitend abgestützt. Um ihr Abheben von der Schrägscheibe zu verhindern weist die Axialkolbenmaschine einen Niederhalter auf, über den die Verdrängerkolben mittelbar oder unmittelbar in eine Richtung hin zur Schrägscheibe mit einer Niederhaltekraft belastbar, insbesondere belastet sind. Der Niederhalter hat dabei einen Druckabschnitt, der von einem Druckstück mit der Niederhaltekraft belastet ist. Der Druckabschnitt und das Druckstück bilden dabei eine konkav-konvexe Flächenpaarung. Mit anderen Worten ist eine konvexe Mantelfläche des Druckabschnitts oder des Druckstücks mit einer konkaven Mantelfläche des jeweils anderen (Druckstück oder Druckabschnitt) in Anlage. Erfindungsgemäß divergieren die beiden Mantelflächen ausgehend von der Anlage. Die Divergenz bezieht sich dabei ausgehend von der Anlage auf eine Richtung hin zur Schrägscheibe und auf eine dazu entgegengesetzte Richtung, insbesondere weg von der Schrägscheibe oder hin zur Zylindertrommel.A hydrostatic axial piston machine has a cylindrical drum with cylinder bores which can be rotated about an axis of rotation. In each of these displacer is slidably received. The displacer pistons are thereby slidably supported on a swashplate which is set or engageable against a plane of rotation of the cylinder drum. In order to prevent it from lifting off the swash plate, the axial piston machine has a hold-down device via which the displacer pistons can be loaded, in particular loaded, directly or indirectly in a direction towards the swash plate with a hold-down force. The hold-down has a pressure section which is loaded by a pressure piece with the hold-down force. The pressure section and the pressure piece form a concave-convex surface pairing. In other words, a convex lateral surface of the pressure section or the pressure piece with a concave lateral surface of the other (pressure piece or pressure section) in abutment. According to the invention, the two lateral surfaces diverge starting from the plant. The divergence relates, starting from the system, to a direction towards the swash plate and in a direction opposite thereto, in particular away from the swash plate or towards the cylinder drum.

Die beiden konvex-konkaven Mantelflächen sind demnach aufeinander so ausgelegt, dass sich zwischen ihnen, ausgehend von der Anlage und in den genannten Richtungen, Spalte aufweiten. Dadurch sind die im Stand der Technik gewürdigten Probleme der Kantenläufer und des Verklemmens ausgeschlossen. Gegenüber den Konzepten mit sphärischem Druckstück und passgenauem sphärischem Druckabschnitt, die beide passgenau den gleichen Radius aufweisen müssen, beschreitet das erfindungsgemäße Konzept mit derart voneinander divergierenden Mantelflächen, die lediglich im Bereich einer Anlage in Kontakt sind, einen Weg, bei dem weniger Aufwand in die Einhaltung der Flächentoleranzen verwendet werden muss und eine Robustheit gegenüber Toleranzeinflüssen größer ist. Kommt es bei dem sphärischen Konzept bereits bei geringen Abweichungen der Radien zu dem Problem Kantenläufer oder Verklemmen, so ist das Konzept der von der Anlage in beiden Richtungen divergierenden Mantelflächen diesbezüglich fehlertoleranter. Dennoch „schmiegen“ sich die beiden Mantelflächen konvex - konkav ineinander, was eine vergleichsweise geringere Flächenpressung ergibt, als wenn beispielsweise nur eine der Mantelflächen konvex oder konkav ist und die jeweils andere beispielsweise kegelförmig. Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine kombiniert somit eine vergleichsweise geringe Flächenpressung mit dem Vorteil einer fehlertoleranteren Paarung der Mantelflächen.The two convex-concave lateral surfaces are therefore designed so that between them, starting from the plant and in the said directions, column widen. As a result, acknowledged in the art problems of edge runners and jamming are excluded. Compared to the concepts with a spherical pressure piece and a precise spherical pressure section, both of which must have the exact same radius, the concept according to the invention with such mutually diverging lateral surfaces, which are in contact only in the area of a system, follows a path in which less effort is required to maintain compliance the surface tolerances must be used and a robustness against tolerances is greater. If, in the case of the spherical concept, even with slight deviations of the radii from the problem, edge runners or jamming occur, then the concept of the lateral surfaces diverging from the system in both directions is more fault-tolerant in this respect. Nevertheless, the two lateral surfaces "nestle" in a convex-concave manner, which results in a comparatively lower surface pressure than if, for example, only one of the lateral surfaces is convex or concave and the other, for example, conical. The axial piston machine according to the invention thus combines a comparatively low surface pressure with the advantage of a fault-tolerant pairing of the lateral surfaces.

In der Konsequenz können gegenüber dem Stand der Technik beispielsweise bei gegebenen Leistungsdaten der Axialkolbenmaschine, insbesondere Arbeitsdruck und Drehzahl, weniger belastbare Materialien für den Druckabschnitt und das Druckstück verwendet werden, was Kosten senkt. Alternativ kann die Axialkolbenmaschine bei gegebenem Material für den Druckabschnitt und das Druckstück bei höheren Leistungsdaten betrieben werden.As a consequence, compared to the prior art, for example given given performance data of the axial piston machine, in particular working pressure and speed, less resilient materials can be used for the pressure section and the pressure piece, which reduces costs. Alternatively, with a given material for the compression section and the pressure pad, the axial piston machine can be operated at higher performance data.

Vorzugsweise ist die konvexe Mantelfläche diejenige des Druckstücks und die konkave Mantelfläche diejenige des Druckabschnitts des Niederhalters.Preferably, the convex lateral surface is that of the pressure piece and the concave lateral surface that of the pressure portion of the blank holder.

Vorzugsweise ist die Anlage über einen Linienkontakt gebildet. Dabei ist zu bemerken, dass ein Linienkontakt bei mikroskopischer Betrachtung natürlich unrealistisch ist. Der Linienkontakt ist im Sinne dieser Druckschrift daher makroskopisch definiert. Je mehr dabei die Krümmungen der beiden Mantelflächen in den genannten Richtungen angeglichen sind, umso geringer ist die resultierende Flächenpressung.Preferably, the system is formed via a line contact. It should be noted that line contact is microscopically unrealistic. The line contact is therefore defined macroscopically in the sense of this document. The more the curvatures of the two lateral surfaces are aligned in the directions mentioned, the lower the resulting surface pressure.

Die Axialkolbenmaschine kann mit konstantem Verdrängungsvolumen oder mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgestaltet sein. Im ersten Fall ist die Schrägscheibe mit konstantem Winkel gegen die Drehebene, im zweiten Fall mit verstellbarem Winkel gegen die Drehebene angestellt.The axial piston machine can be designed with a constant displacement volume or with an adjustable displacement volume. In the first case, the swash plate is set at a constant angle to the plane of rotation, in the second case with an adjustable angle to the plane of rotation.

Vorzugsweise ist der Niederhalter, insbesondere über die Verdrängerkolben, drehfest mit der Zylindertrommel verbunden.Preferably, the hold-down, in particular via the displacer, rotatably connected to the cylinder drum.

Der Niederhalter ist vorzugsweise plattenförmig, insbesondere als Rückzugsplatte ausgestaltet.The hold-down is preferably plate-shaped, designed in particular as a return plate.

Vorzugsweise ist der Niederhalter an Schultern von Gleitschuhen abgestützt, in denen Endabschnitte der Verdrängerkolben, insbesondere Kolbenköpfe, verschwenkbar aufgenommen sind.Preferably, the hold-down is supported on shoulders of sliding shoes, in which end portions of the displacement piston, in particular piston heads, are pivotably received.

Vorzugsweise sind die Mantelflächen derart ausgestaltet, dass ausgehend von der Anlage, bezogen auf die beiden genannten Richtungen, eine Krümmung der konvexen Mantelfläche größer ist als eine Krümmung der konkaven Mantelfläche.Preferably, the lateral surfaces are configured such that starting from the system, based on the two directions mentioned, a curvature of the convex lateral surface is greater than a curvature of the concave lateral surface.

Die beiden Mantelflächen können mit konstantem Radius, also basierend auf einem Kreisquerschnitt, oder mit veränderlichem Radius ausgebildet sein. Mischformen davon sind möglich.The two lateral surfaces can be formed with a constant radius, ie based on a circular cross section, or with a variable radius. Mixed forms of it are possible.

In einer Weiterbildung ist die Mantelfläche des Druckstücks rotationssymmetrisch zur Drehachse ausgestaltet.In a development, the lateral surface of the pressure piece is designed rotationally symmetrical to the axis of rotation.

In einer Weiterbildung ist die Mantelfläche des Druckabschnitts des Niederhalters rotationssymmetrisch zu einer Flächennormale der Schrägscheibe ausgebildet.In a development, the lateral surface of the pressure section of the hold-down is rotationally symmetrical to a surface normal of the swash plate.

In einer Weiterbildung ist das Druckstück federnd oder elastisch an der Zylindertrommel oder an einer mit der Zylindertrommel drehfest verbundenen Triebwelle abgestützt.In a further development, the pressure piece is resiliently or elastically supported on the cylinder drum or on a drive shaft rotatably connected to the cylinder drum.

In einer Weiterbildung ist das Druckstück drehfest mit der Triebwelle verbunden. Vorzugsweise ist diese drehfeste Verbindung über ein Mittel realisiert, über die bereits die Zylindertrommel drehfest mit der Triebwelle verbunden ist. Als Mittel bietet sich beispielsweise eine Verzahnung oder dergleichen an.In a development, the pressure piece is rotatably connected to the drive shaft. Preferably, this rotationally fixed connection is realized via a means over which the cylinder drum is already rotatably connected to the drive shaft. As a means, for example, offers a toothing or the like.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist die konvexe Mantelfläche sphärisch ausgestaltet.In a preferred embodiment, the convex lateral surface is designed spherically.

In einer bevorzugten Weiterbildung weist ein Querschnitt der konkaven Mantelfläche, insbesondere zwei, zueinander symmetrische Kreisbogenabschnitte auf.In a preferred embodiment, a cross section of the concave lateral surface, in particular two, mutually symmetrical circular arc sections.

Eine bevorzugte Mantelflächenkombination weist die sphärisch-konvexe Mantelfläche und die konkave Mantelfläche mit Kreisbogenabschnitten im Querschnitt auf.A preferred lateral surface combination has the spherical-convex lateral surface and the concave lateral surface with circular arc sections in cross-section.

Für die konkave Mantelfläche, die im Querschnitt Kreisbogenabschnitte aufweist, erweist sich eine Weiterbildung als vorteilhaft, bei der der Querschnitt von einem Spitzbogen oder von einem Spitzbogenabschnitt gebildet ist. Der Querschnitt des Spitzbogens ist aus der Geometrie der Gotik bekannt und definiert. Beispielsweise sind zur Ausbildung eines Spitzbogens Mittelpunkte zweier symmetrischer Kreisbogenabschnitte derart angeordnet, dass ein zur Seite der Mittelpunkte weisender Schnittwinkel der Kreisbogenabschnitte < 180° aufweist.For the concave lateral surface, which has circular arc sections in cross section, proves a development as advantageous in which the cross section is formed by an ogive or by an ogival section. The cross-section of the pointed arch is known and defined in Gothic geometry. For example, to form an ogive, centers of two symmetrical circular arc sections are arranged in such a way that an angle of intersection of the circular arc sections pointing to the side of the center points <180 °.

Vorzugsweise ist der Querschnitt ein Spitzbogenabschnitt mit gekappter Spitze. Somit ist die konkave Mantelfläche im Bereich einer virtuellen Spitze des Spitzbogens geöffnet. Damit weist der Druckabschnitt an dieser Stelle eine Öffnung auf, durch die hindurch sich beispielsweise die Triebwelle erstrecken kann.Preferably, the cross section is an ogive section with a clipped tip. Thus, the concave surface is open in the region of a virtual tip of the pointed arch. Thus, the pressure section at this point has an opening through which, for example, the drive shaft can extend.

Der Spitzbogen oder der dem Spitzbogenabschnitt zugrunde liegende Spitzbogen kann gedrückt, normal oder überhöht sein. Im Fall des normalen Spitzbogens liegt ein Mittelpunkt des einen Kreisbogens auf dem sogenannten Kämpferpunkt des anderen, und umgekehrt. Im Falle des gedrückten Spitzbogens liegen die beiden Mittelpunkte der Kreisbögen zwischen den beiden Kämpferpunkten und im Falle des überhöhten Spitzbogens liegen die beiden Mittelpunkte außerhalb der beiden Kämpferpunkte der Kreisbögen.The pointed arch or the pointed arch underlying the pointed arch section can be depressed, normal or inflated. In the case of the normal pointed arch, a center of one arc of a circle lies at the so-called fighter point of the other, and vice versa. In the case of the pressed ogive, the two midpoints of the circular arches lie between the two fighter points, and in the case of the raised ogive, the two midpoints lie outside the two fighter points of the circular arcs.

Die Axialkolbenmaschine kann als Hydropumpe oder als Hydromotor ausgebildet sein oder sie ist sowohl im Pumpenbetrieb als auch im Motorbetrieb betreibbar.The axial piston machine can be designed as a hydraulic pump or as a hydraulic motor or it can be operated both in pump operation and in engine operation.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine und drei Ausführungsbeispiele von Niederhaltern der Axialkolbenmaschine, sowie ein Detail davon, sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.An embodiment of an axial piston machine according to the invention and three embodiments of hold-downs of the axial piston machine, as well as a detail thereof, are shown in the drawings. With reference to the figures of these drawings, the invention will now be explained in more detail.

Es zeigen:

  • 1 das Ausführungsbeispiel in einem schematischen Längsschnitt und
  • 2 drei Ausführungsbeispiele von Niederhaltern der Axialkolbenmaschine gemäß 1 in Detailquerschnitten.
Show it:
  • 1 the embodiment in a schematic longitudinal section and
  • 2 three embodiments of retainers of the axial piston according to 1 in detail sections.

Gemäß 1 hat eine Axialkolbenmaschine 1 eine drehfest mit einer Triebwelle 2 verbundene Zylindertrommel 4 mit einer Vielzahl von Zylinderbohrungen 6, in denen jeweils ein Verdrängerkolben 8 verschieblich geführt aufgenommen ist. Diese sind an einer gegen eine Drehachse 10 der Zylindertrommel 4 verschwenkbaren Schrägscheibe 12 abgestützt. Andererseits ist die Zylindertrommel 4 stirnseitig an einer Steuerscheibe 14 abgestützt, über die von den Zylinderbohrungen 6 und den Verdrängerkolben 8 begrenzte Arbeitsräume 16 in alternierende Druckmittelverbindung mit einem an einem Gehäusedeckel 18 angeordneten Niederdruckanschluss und Arbeitsanschluss (nicht dargestellt) fluidisch verbindbar sind. Radial beabstandet zur Zylindertrommel 4 ist diesseits der Drehachse 10 eine Stellvorrichtung 20 und jenseits eine Rückstellvorrichtung 22 angeordnet. Die Schrägscheibe 12 bildet eine Gleitfläche einer Schwenkwiege 24, die von der Stell- 20 und der Rückstellvorrichtung 22 angelenkt ist. Anlenkpunkte sind dabei jeweils über einen Kugelkopf 26 ausgebildet.According to 1 has an axial piston machine 1 a rotationally fixed with a drive shaft 2 connected cylinder drum 4 with a variety of cylinder bores 6 , in each of which a displacer 8th slidably guided. These are on one against a rotation axis 10 the cylinder drum 4 swiveling swash plate 12 supported. On the other hand, the cylinder drum 4 frontally on a control disk 14 supported, over that of the cylinder bores 6 and the displacer 8th limited work spaces 16 in alternating pressure medium connection with one on a housing cover 18 arranged low pressure port and working port (not shown) are fluidically connectable. Radially spaced from the cylinder drum 4 is this side of the axis of rotation 10 an actuator 20 and beyond a reset device 22 arranged. The swash plate 12 forms a sliding surface of a pivoting cradle 24 which 20 and the return device 22 is articulated. Anlenkpunkte are each about a ball head 26 educated.

Die genannten Komponenten der Axialkolbenmaschine 1 sind vollständig oder zumindest abschnittsweise in einem topfartigen Gehäuseteil 28 aufgenommen, das vom Gehäusedeckel 18 verschlossen ist. 1 zeigt eine einem maximalen Schwenkwinkel αmax entsprechende Endlage der Schrägscheibe 12. Des Weiteren ist in 2 der Schwenkwinkel ao skizziert, der der Null- oder Neutrallage der Schrägscheibe 12 entspricht, zu der ein Verdrängungsvolumen der Axialkolbenmaschine 1, und dadurch auch deren Druckmittelvolumenstrom Q, Null beträgt. Jenseits des Schwenkwinkels ao ist der minimale Schwenkwinkel αmin eingezeichnet. Die Schrägscheibe 12 ist folglich sowohl diesseits des Schwenkwinkels ao in Richtung αmax, als auch jenseits davon in Richtung αmin verstellbar. Dem entsprechend kann die Axialkolbenmaschine 1 in zwei bis vier Betriebsquadranten betrieben werden.The aforementioned components of the axial piston machine 1 are completely or at least partially in a pot-like housing part 28 taken from the housing cover 18 is closed. 1 shows a maximum pivot angle α max corresponding end position of the swash plate 12 , Furthermore, in 2 the pivoting angle ao outlined, the zero or neutral position of the swash plate 12 corresponds to which a displacement volume of the axial piston machine 1 , And thereby their pressure medium flow rate Q, zero. Beyond the pivot angle ao, the minimum pivot angle α min is drawn. The swash plate 12 is therefore both on this side of the pivot angle ao in the direction α max , and beyond it in the direction α min adjustable. Accordingly, the axial piston machine 1 be operated in two to four operating quadrants.

Die Verdrängerkolben 8 ragen mit Kolbenköpfen 30 aus den Zylinderbohrungen 6. Die Kolbenköpfe 30 sind dabei sphärisch ausgestaltet und in Gleitschuhen 32 mit entsprechender sphärischer Ausnehmung schwenkbar aufgenommen. Die Gleitschuhe 32 sind letztlich an der Schrägscheibe 12 gleitend abgestützt.The displacers 8th protrude with piston heads 30 from the cylinder bores 6 , The piston heads 30 are designed spherical and in sliding shoes 32 pivotally received with a corresponding spherical recess. The sliding shoes 32 are ultimately at the swash plate 12 slidably supported.

Damit die Gleitschuhe 32 - und somit die Kolben 8 - stets in gleitendem Kontakt mit der Schrägscheibe 12 bleiben, hat die Axialkolbenmaschine 1 einen Niederhalter 34 in Form einer Rückzugsplatte. Für jeden Gleitschuh 32 weist der Niederhalter 34 eine Durchgangsausnehmung auf, in die ein verjüngter Hals des Gleitschuhs 32 eingesetzt ist. Eine gegenüber diesem Hals radial erweiterte Gleitschuhsohle bildet eine Schulter aus, mit der der Niederhalter 34 stets abschnittsweise in Anlage ist. Über diese Schulter kann der Niederhalter 34 eine Niederhaltekraft auf den Gleitschuh in Richtung der Schrägscheibe 12 aufbringen.So that the sliding shoes 32 - and thus the pistons 8th - always in sliding contact with the swashplate 12 stay, has the axial piston machine 1 a hold-down 34 in the form of a return plate. For every skate 32 points the hold-down 34 a through-hole into which a tapered neck of the shoe 32 is used. A relative to this neck radially extended shoe sole forms a shoulder with which the hold-down 34 always in sections is in investment. Over this shoulder can the hold down 34 a hold-down force on the sliding shoe in the direction of the swash plate 12 muster.

Die Kolbenköpfe 30 sind von den verjüngten Abschnitten oder Krägen der Gleitschuhe 32 bis über ihren Äquator hinaus hintergriffen. So sind durch Anpressen des Niederhalters 34 auf die Schultern der Gleitschuhe 32 von diesen Zugkräfte auf die Kolbenköpfe 30 und damit auf die Verdrängerkolben 8 übertragbar.The piston heads 30 are from the tapered sections or collars of the sliding shoes 32 engrossed beyond their equator. So are by pressing the hold-down 34 on the shoulders of the sliding shoes 32 from these traction forces on the piston heads 30 and thus on the displacement piston 8th transferable.

Der Niederhalter 34 weist zentral eine in der Stellung ao rotationssymmetrische, konkave Mantelfläche 37 auf, von der eine Durchgangsausnehmung des Niederhalters 34 begrenzt ist. Diese Durchgangsausnehmung ist von der Triebwelle 2 durchsetzt. Die konkave Mantelfläche 37, bzw. Durchgangsausnehmung, ist dabei in ihrer Größe auf eine Durchgangsausnehmung 38 der Schwenkwiege 24, die zum Ermöglichen der Verschwenkung der Schwenkwiege 24 notwendig ist, abgestimmt. Auf diese Weise ist die Verschwenkung durch den Niederhalter 34 nicht beeinträchtigt.The hold down 34 has centrally in the position ao rotationally symmetrical, concave lateral surface 37 on, from which a through-hole of the hold-down 34 is limited. This passage recess is from the drive shaft 2 interspersed. The concave lateral surface 37 , or through-hole, is in its size on a through-hole 38 the pivoting cradle 24 to enable the pivoting of the pivoting cradle 24 necessary, agreed. In this way, the pivoting by the hold-down 34 not impaired.

An die konkave Mantelfläche 37 ist seitens der Zylindertrommel 4 ein Druckstück 40 mit seiner konvexen Mantelfläche 42 in Anlage eingerückt. Die Mantelflächen 37 und 42 sind dabei miteinander über einen Linienkontakt in Anlage. Dabei ist die konvexe Mantelfläche 42 des Druckstücks 40 sphärisch ausgebildet und die konkave Mantelfläche 37 des Niederhalters 34 ist als Rotationskörpers eines zwei Kreisbögen aufweisenden Spitzbogenabschnitts gebildet.To the concave surface 37 is on the side of the cylinder drum 4 a pressure piece 40 with its convex outer surface 42 engaged in plant. The lateral surfaces 37 and 42 are in contact with each other via a line contact. Here is the convex lateral surface 42 of the pressure piece 40 spherically formed and the concave lateral surface 37 the hold-down 34 is formed as a body of revolution of a two arcuate pointed arch portion.

Das Druckstück 40 ist über eine Feder (nicht dargestellt) axial an der Zylindertrommel 4 abgestützt. Über die Zylindertrommel 4 und die genannte Feder kann die genannte Niederhaltekraft auf das Druckstück 40 aufgebracht werden. Über den Linienkontakt der konvexen Mantelfläche 42 mit der konkaven Mantelfläche 37 wird die Niederhaltekraft auf den Druckabschnitt 36 des Niederhalters 34 übertragen und kann somit auf die Gleitschuhe 32 aufgebracht werden. Auf diese Weise sind die Verdrängerkolben 8 stets in gleitendem Kontakt mit der Schrägscheibe 12 gehalten.The pressure piece 40 is via a spring (not shown) axially on the cylinder drum 4 supported. About the cylinder drum 4 and said spring may be said hold-down force on the pressure piece 40 be applied. About the line contact of the convex lateral surface 42 with the concave lateral surface 37 the hold down force on the pressure section 36 the hold-down 34 can transfer and thus on the sliding shoes 32 be applied. In this way, the displacement piston 8th always in sliding contact with the swash plate 12 held.

Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen geometrischen Ausprägung der konvex-konkaven, divergierenden Mantelflächen 37, 42 sind in 2 vereinzelte und schematisierte Darstellungen des Druckstücks 40 und des Niederhalters 34 mit dessen Druckabschnitt 36 abgebildet. Das Druckstück 40 ist dabei schematisch vereinfacht als Sphäre dargestellt. Es sind drei Varianten a bis c gezeigt. Sie stellen drei unterschiedliche Ausprägungen eines Spitzbogenabschnitts als Querschnitt für die konkave Mantelfläche 37 dar. Anhand der Variante b ist dargestellt, wie ein Druckstück 40 mit sphärischer Mantelfläche 42 mit dem Druckabschnitt 36 bzw. der konkaven Mantelfläche 37 zusammenwirken. Dasselbe Druckstück 40 ist auch in den Varianten a und b verbaubar, auf eine Darstellung des Druckstücks 40 wurde jedoch verzichtet, da der Unterschied der Varianten a, c zu Variante b nur im Querschnitt der Mantelfläche 37 liegt.For a better understanding of the inventive geometric expression of the convex-concave, diverging lateral surfaces 37 . 42 are in 2 isolated and schematic representations of the pressure piece 40 and the hold-down 34 with its printing section 36 displayed. The pressure piece 40 is shown schematically simplified as a sphere. There are three variants a to c shown. They represent three different forms of a pointed arch section as a cross section for the concave lateral surface 37 Based on the variant b is shown as a pressure piece 40 with spherical surface 42 with the printing section 36 or the concave lateral surface 37 interact. The same pressure piece 40 is also in the variants a and b buildable, on a representation of the pressure piece 40 was waived, however, since the difference of the variants a, c to variant b only in cross section of the lateral surface 37 lies.

Variante c aus 2 stellt einen normalen, Variante a einen überhöhten und Variante b einen gedrückten Spitzbogen dar. Der der konkaven Mantelfläche 37 als Querschnitt zugrundeliegende Spitzbogen erstreckt sich in den gezeigten Varianten ausgehend von den Mittelpunkten MP seiner beiden Kreisbogenabschnitte K hin zur Spitze S. Da der Druckabschnitt 36 auf seiner zur Schrägscheibe (vgl. 1) weisenden Seite (in Pfeilrichtung) offen ist, ist die Spitze S des Spitzbogens in allen Varianten „gekappt“. Auf diese Weise ist von der konkaven Mantelfläche 37 eine Durchgangsausnehmung gebildet, die von der Triebwelle 2 durchgriffen werden kann (vgl. 1).Variant c off 2 represents a normal, variant a an elevated and variant b a depressed pointed arch dar. The concave lateral surface 37 As a cross-section underlying pointed arch extends in the variants shown, starting from the midpoints MP his two arc sections K to the top S , Since the printing section 36 on his swash plate (cf. 1 ) pointing side (in the direction of the arrow) is open, the top is S of the pointed arch in all variants "capped". In this way is from the concave lateral surface 37 a through-hole formed by the drive shaft 2 can be accessed (cf. 1 ).

Detail A dient der Darstellung der erfindungsgemäßen Geometrie im Bereich einer Anlage 44 der konvexen 42 und der konkaven Mantelfläche 37. Gut ersichtlich ist die Anlage oder der Anlagebereich 44, in dem ein Linienkontakt zwischen den Mantelflächen 37 und 42 ausgebildet ist. Ausgehend davon, in Richtung der Schrägscheibe 12 (Pfeil) und in entgegengesetzter Richtung, divergieren die beiden Mantelflächen 37, 42. Dies beruht auf ihren unterschiedlichen Radien R, r.Detail A serves to illustrate the geometry according to the invention in the area of a plant 44 the convex 42 and the concave lateral surface 37 , Clearly visible is the plant or the investment area 44 , in which a line contact between the lateral surfaces 37 and 42 is trained. Starting from that, in the direction of the swash plate 12 (Arrow) and in the opposite direction, diverge the two lateral surfaces 37 . 42 , This is based on their different radii R . r ,

Mit der erfindungsgemäßen Divergenz ist eine hydrostatische Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise geschaffen, deren Niederhalter 34 eine höhere Sicherheit gegen Ausfall und Beschädigung aufweist, da weder ein Verklemmen des Druckstücks 40 im Druckabschnitt 36, noch ein Kantenläufer des Druckstücks 40 am Druckabschnitt 36 möglich sind. Zudem ist bei geeigneter Abstimmung der Radien R, r eine Flächenpressung der Anlage 44 minimierbar. Je ähnlicher die Radien R, r sind, umso geringer sind die Flächenpressung und der damit verbunden Verschleiß. With the divergence according to the invention a hydrostatic axial piston machine is provided in swash plate construction, whose hold-down 34 has a higher security against failure and damage, since neither jamming of the pressure piece 40 in the printing section 36 , another edge runner of the pressure piece 40 at the printing section 36 possible are. In addition, with suitable coordination of the radii R . r a surface pressure of the plant 44 minimized. The more similar the radii R . r are, the lower the surface pressure and the associated wear.

Offenbart ist eine hydrostatische Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise mit einer um eine Drehachse drehbaren Zylindertrommel mit Zylinderbohrungen und darin verschieblich aufgenommenen Verdrängerkolben. Diese sind an einer gegen eine Drehebene der Zylindertrommel angestellten oder anstellbaren Schrägscheibe gleitend abgestützt. Um ein Abheben der Verdrängerkolben zu vermeiden sind diese hin zu der Schrägscheibe von einem Niederhalter belastet, der von einem Druckstück mit einer Niederhaltekraft beaufschlagt ist. Ein Druckabschnitt des Niederhalters wirkt dabei mit dem Druckstück gemäß einer kugeligen Gelenkverbindung, insbesondere mittels einer konvexen und einer mit dieser in Anlage gebrachten konkaven Mantelfläche, zusammen. Dabei ist ein Radius der konvexen Mantelfläche kleiner als derjenige der konkaven und eine Anlage oder ein Anlagebereich der beiden Mantelflächen ist zu Rändern der Mantelflächen beabstandet.Disclosed is a hydrostatic axial piston machine in swash plate design with a rotatable about an axis of rotation cylinder barrel with cylinder bores and slidably received therein displacer. These are slidably supported on an inclined against a plane of rotation of the cylinder drum or engageable swash plate. In order to avoid lifting off the displacers, they are loaded towards the swashplate by a hold-down, which is acted upon by a pressure piece with a hold-down force. A pressure portion of the hold-down acts together with the pressure piece according to a spherical articulated connection, in particular by means of a convex and a concave lateral surface brought into contact therewith. In this case, a radius of the convex lateral surface is smaller than that of the concave and a contact or an abutment region of the two lateral surfaces is spaced at edges of the lateral surfaces.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Hydrostatische AxialkolbenmaschineHydrostatic axial piston machine
22
Triebwelledrive shaft
44
Zylindertrommelcylinder drum
66
Zylinderbohrungbore
88th
Verdrängerkolbendisplacer
1010
Drehachseaxis of rotation
1212
Schrägscheibeswash plate
1414
Steuerscheibecontrol disc
1616
Arbeitsraumworking space
1818
Gehäusedeckelhousing cover
2020
Stellvorrichtunglocking device
2222
RückstellvorrichtungReset device
2424
Schwenkwiegepivoting cradle
2626
Kugelkopfball head
2828
Gehäusetopfhousing pot
3030
Kugelkopfball head
3232
Gleitschuhshoe
3434
NiederhalterStripper plate
3636
Druckabschnittprint section
3737
konkave Mantelflächeconcave lateral surface
3838
Durchgangsausnehmungthrough recess
4040
DruckstückPressure piece
4242
konvexe Mantelflächeconvex lateral surface
4444
Anlage investment
MPMP
MittelpunktFocus
KK
KreisbogenabschnittArc section
SS
Spitzetop
R, rR, r
Radiusradius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 3743125 A1 [0005]DE 3743125 A1 [0005]
  • US 4581980 [0005]US 4581980 [0005]

Claims (10)

Hydrostatische Axialkolbenmaschine mit einer um eine Drehachse (10) drehbaren Zylindertrommel (4) mit Zylinderbohrungen (6) und darin verschieblich aufgenommenen Verdrängerkolben (8), die an einer gegen eine Drehebene der Zylindertrommel (4) angestellten oder anstellbaren Schrägscheibe (12) gleitend abgestützt sind, hin zu der sie von einem Niederhalter (34) belastbar sind, der einen von einem Druckstück (40) belasteten Druckabschnitt (36) aufweist, wobei eine konvexe Mantelfläche (42) des Druckabschnitts oder Druckstücks (40) mit einer konkaven Mantelfläche (37) des jeweils anderen Teils (36) in Anlage (44) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelflächen (37, 42) ausgehend von der Anlage (44), sowohl bezogen auf eine Richtung hin zur Schrägscheibe (12) als auch auf eine dazu entgegengesetzte Richtung, divergierend ausgebildet sind.Hydrostatic axial piston machine with a about an axis of rotation (10) rotatable cylinder drum (4) with cylinder bores (6) and slidably received displacement piston (8), which are slidably supported on a against a plane of rotation of the cylinder drum (4) employed or engageable swash plate (12) towards which they are loadable by a holding-down device (34), which has a pressure section (36) loaded by a pressure piece (40), wherein a convex outer surface (42) of the pressure section or pressure element (40) with a concave lateral surface (37) the other part (36) in Appendix (44), characterized in that the lateral surfaces (37, 42), starting from the system (44), both with respect to a direction towards the swash plate (12) and on an opposite thereto Direction, are formed diverging. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, wobei die Anlage über einen Linienkontakt (44) gebildet ist.Hydrostatic axial piston machine after Claim 1 , wherein the system is formed by a line contact (44). Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei ausgehend von der Anlage (44), bezogen auf die beiden Richtungen, eine Krümmung der konvexen Mantelfläche (42) größer als eine Krümmung der konkaven Mantelfläche (37) ist.Hydrostatic axial piston machine after Claim 1 or 2 , Starting from the system (44), with respect to the two directions, a curvature of the convex lateral surface (42) is greater than a curvature of the concave lateral surface (37). Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mantelfläche (42) des Druckstücks (40) rotationssymmetrisch zur Drehachse (10) ist.Hydrostatic axial piston machine according to one of Claims 1 to 3 , wherein the lateral surface (42) of the pressure piece (40) is rotationally symmetrical to the axis of rotation (10). Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mantelfläche (37) des Druckabschnitts (36) rotationssymmetrisch zu einer Flächennormalen der Schrägscheibe (12) ist.Hydrostatic axial piston machine according to one of the preceding claims, wherein the lateral surface (37) of the pressure section (36) is rotationally symmetrical to a surface normal of the swash plate (12). Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die konvexe Mantelfläche (42) sphärisch ist.Hydrostatic axial piston machine according to one of the preceding claims, wherein the convex lateral surface (42) is spherical. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Querschnitt der konkaven Mantelfläche (37) zueinander symmetrische Kreisbogenabschnitte (K) aufweist.Hydrostatic axial piston machine according to one of the preceding claims, wherein a cross section of the concave lateral surface (37) has mutually symmetrical arc sections (K). Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 6 und 7, wobei ein Radius (r) der Sphäre kleiner ist als ein Radius (R) der jeweiligen Kreisbogenabschnitte.Hydrostatic axial piston machine after Claim 6 and 7 wherein a radius (r) of the sphere is smaller than a radius (R) of the respective circular arc sections. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Querschnitt von einem Spitzbogen oder einem Spitzbogenabschnitt gebildet ist.Hydrostatic axial piston machine after Claim 7 or 8th wherein the cross section is formed by an ogive or a pointed arch portion. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach Anspruch 9, wobei der Spitzbogen oder Spitzbogenabschnitt gedrückt (b), normal (c) oder überhöht (a) ist.Hydrostatic axial piston machine after Claim 9 , where the ogive or pointed arch portion is depressed (b), normal (c) or excessive (a).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

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US4581980A (en) 1984-05-23 1986-04-15 Brueninghaus Hydraulik Gmbh Hydrostatic axial piston machine with swivelling inclined disc
DE3743125A1 (en) 1987-12-18 1989-07-06 Brueninghaus Hydraulik Gmbh AXIAL PISTON PUMP

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