DE29715357U1 - Axial piston machine - Google Patents
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Description
27. August 1997
97-3058 G-sk27 August 1997
97-3058 G-sk
Liebherr Machines Bulle SA
CH-1630 BulleLiebherr Machines Bulle SA
CH-1630 Bulle
AxialkolbenmaschineAxial piston machine
Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine mit einer in einem Gehäuse schwenkbar gelagerten und mit einer Schwenkeinrichtung versehenen ringförmigen Schrägscheibe zur Einstellung des Hubs der Kolben, die in einem mit der Welle verbundenen und mit Zylinderbohrungen versehenen Zylinderblock axial verschiebbar geführt sind, wobei die Welle die Schrägscheibe in einem zentralen Durchbruch durchsetzt.The invention relates to an axial piston machine with an annular swash plate pivotally mounted in a housing and provided with a pivoting device for adjusting the stroke of the pistons, which are guided axially displaceably in a cylinder block connected to the shaft and provided with cylinder bores, wherein the shaft passes through the swash plate in a central opening.
Aus der US-PS 5,406,878 ist eine Axialkolbenmaschine dieser Art bekannt, bei der die Schrägscheibe mit einer zylindrisch gekrümmten Lagerfläche versehen ist, die über Rollen auf der komplementären zylinderschalenförmigen Gegen lagerfläche des Gehäuses geführt ist.An axial piston machine of this type is known from US-PS 5,406,878, in which the swash plate is provided with a cylindrically curved bearing surface, which is guided via rollers on the complementary cylindrical shell-shaped counter bearing surface of the housing.
Weiterhin ist es bekannt, wiegenartige Schrägscheiben durch zylindrisch gekrümmte Gleitlager aus reibungsarmen Material in dem Gehäuse zu lagern.Furthermore, it is known to mount cradle-like swash plates in the housing using cylindrically curved plain bearings made of low-friction material.
Zur Verringerung der Reibung ist es bekannt, die zylindrisch gekrümmte Lagerfläche hydrostatisch oder teilhydrostatisch durch Beaufschlagung mit Drucköl zu entlasten.In order to reduce friction, it is known to relieve the cylindrically curved bearing surface hydrostatically or partially hydrostatically by applying pressurized oil.
Aufgrund der hohen Belastung durch die Axiaikolben kommt es zu Durchbiegungen der Schrägscheibe, die bei hydrostatischen Lagerungen Spalte verursachen können, durch die Drucköl austreten kann. Das Austreten von der hydrostatischen Entlastung dienendem Drucköl bewirkt einen schlechten volumetrischen Wirkungsgrad der Hydraulikeinheit. Wird der aus dem Lager austretende Ölstrom durch Drosseln begrenzt, ergibt sich ein Druckabfall im hydrostatischen Lager, der zu einer unvollkommenen Entlastung führt.Due to the high load from the axial pistons, the swash plate bends, which can cause gaps in hydrostatic bearings through which pressure oil can escape. The escape of pressure oil used for hydrostatic relief results in poor volumetric efficiency of the hydraulic unit. If the oil flow escaping from the bearing is restricted by throttles, a pressure drop occurs in the hydrostatic bearing, which leads to incomplete relief.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Axialkolbenmaschine der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der Durchbiegungen der Schrägscheibe nicht zu befürchten sind.The object of the invention is to create an axial piston machine of the type specified at the outset, in which there is no risk of deflection of the swash plate.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schrägscheibe die innere von zwei keilförmig abgeschrägten und gegeneinander abgestützten ringförmigen Keilscheiben ist, die drehbar in dem Gehäuse gelagert und durch einen Drehantrieb gegensinnig derart verdrehbar sind, daß die Außenseite der inneren Keilscheibe eine Schwenkbewegung ausführt, daß die äußere Keilscheibe auf einer ringförmigen Gleitfläche eines Bodens des Gehäuses abgestützt ist und daß die innere Keilscheibe mit ihrer Außenseite die Gleitschuhe der Axialkolben abstützt.According to the invention, this object is achieved in that the swash plate is the inner of two wedge-shaped, beveled and mutually supported annular wedge plates, which are rotatably mounted in the housing and can be rotated in opposite directions by a rotary drive in such a way that the outside of the inner wedge plate executes a pivoting movement, that the outer wedge plate is supported on an annular sliding surface of a bottom of the housing and that the inner wedge plate supports the sliding shoes of the axial pistons with its outside.
Nach der Erfindung wird auf die bekannte, wiegenartig gelagerte Schrägscheibe verzichtet, die gegen Durchbiegungen empfindlich ist. Statt dessen sind zwei aneinander liegende keilförmig abgeschrägte ringförmige Keilscheiben vorgesehen, die sich aufeinander und gegen eine ebene Ringfläche des Bodens des Gehäuses abstützen, so daß die Keiischeiben ständig gegeneinander und gegen den Boden des Gehäuses abgestützt sind und unerwünschte Durchbiegungen nicht auftreten können. Die erfindungsgemäß vorgesehenen ringförmigen Keilscheiben sind mit einem Drehantrieb versehen, der diese gegensinnig in der Weise verdreht, daß die Außenseite der inneren Keilscheibe zur Verstellung des Hubs der Axialkolben die gewünschte Schwenkbewegung ausführt.According to the invention, the known cradle-like mounted swash plate, which is sensitive to deflection, is dispensed with. Instead, two wedge-shaped, beveled annular wedge plates are provided, which rest on one another and against a flat annular surface of the bottom of the housing, so that the wedge plates are constantly supported against one another and against the bottom of the housing and undesirable deflection cannot occur. The annular wedge plates provided according to the invention are provided with a rotary drive which rotates them in opposite directions in such a way that the outside of the inner wedge plate carries out the desired swivel movement to adjust the stroke of the axial pistons.
Da die Keilscheiben dicht aneinander und die äußere Keilscheibe mit ihrer äußeren Ringfläche satt anliegend auf einer Gegenringfläche des Gehäusebodens abgestützt ist, können öltaschen zur Zuführung von Drucköl vorgesehen werden, die die Keilscheiben bei ihrer gegensinnigen Verdrehung und ihrer Verdrehung gegenüber dem Gehäuseboden entlasten und somit eine reibungsverminderte Drehung ermöglichen.Since the wedge disks are close to one another and the outer wedge disk is supported with its outer ring surface snugly against a counter ring surface of the housing base, oil pockets can be provided for the supply of pressurized oil, which relieve the wedge disks when they rotate in opposite directions and when they rotate relative to the housing base and thus enable rotation with reduced friction.
Zweckmäßigerweise sind die Keilscheiben derart gegeneinander verdrehbar, daß die Außenseite der inneren Keilscheibe eine Schwenkbewegung ausführt, bei der diese parallel zu einer um eine Querachse der Welle verschwenkten Ebene bleibt. Bei dieser Ausführungsform wird also die Außenfläche der Schrägscheibe in der gleichen Weise verschwenkt wie die einer wiegenartig gelagerten Schrägscheibe.The wedge disks can be rotated relative to one another in such a way that the outer side of the inner wedge disk performs a pivoting movement in which it remains parallel to a plane pivoted about a transverse axis of the shaft. In this embodiment, the outer surface of the swash plate is pivoted in the same way as that of a cradle-mounted swash plate.
Zweckmäßigerweise sind die Scheiben durch ein Getriebe derart miteinander gekuppelt, daß sie bei ihrer Verdrehung immer um gleiche Winkel gegensinnig verdreht werden.The discs are conveniently coupled to one another by a gear mechanism in such a way that when they are rotated they are always rotated in opposite directions by the same angle.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Scheiben auf ihren einander zugewandten Seiten mit kreisförmigen Nuten versehen sind, von denen einander gegenüberliegende Flanken mit Verzahnungen versehen sind, mit denen Zahnräder kämmen, die auf den freien Enden von Wellen befestigt sind, die an einem von den Scheiben eingefaßten Ring gelagert sind. Zweckmäßigerweise sind die Durchmesser der Zahnräder derart auf die Durchmesser der verzahnten Flanken abgestimmt, daß die Keilscheiben bei ihrer Verdrehung um gleiche Winkel gegensinnig verdreht werden.According to a preferred embodiment, the disks are provided with circular grooves on their mutually facing sides, of which opposing flanks are provided with teeth, with which gears mesh, which are attached to the free ends of shafts, which are mounted on a ring enclosed by the disks. The diameters of the gears are expediently matched to the diameters of the toothed flanks in such a way that the wedge disks are rotated in opposite directions when they are rotated by the same angle.
Zweckmäßigerweise sind an dem Ring in gleichen Winkelabständen drei Differenzialzahnradpaare gelagert.For practical purposes, three differential gear pairs are mounted on the ring at equal angular intervals.
Der die Zahnradpaare lagernde Ring ist zweckmäßigerweise undrehbar, aber schwenkbar im Gehäuse gehaltert.The ring supporting the gear pairs is conveniently non-rotatable but is mounted in the housing so that it can pivot.
Die Keilscheiben können zu Ihrer Verdrehung mit Radialkoiben versehen sein. Durch die Radialkolben werden die Keiischeiben mit entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben, wobei zur Synchronisation der Drehbewegungen ein Keilscheiben kuppelndes Getriebe vorgesehen werden kann.The wedge disks can be fitted with radial pistons to rotate them. The radial pistons drive the wedge disks in opposite directions of rotation, and a gear that couples the wedge disks can be provided to synchronize the rotational movements.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Keilscheiben mit Öltaschen versehen sind, die hydrostatisch mit Drucköl beaufschlagt sind. Auf diese Weise wird eine hydrostatische Entlastung geschaffen, die die Reibung der Keilscheibung bei ihrer Drehung verringert.According to a further preferred embodiment, the wedge disks are provided with oil pockets which are hydrostatically pressurized with oil. In this way, a hydrostatic relief is created which reduces the friction of the wedge disk during its rotation.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigtAn embodiment of the invention is described below with reference to the drawing
explained. In this,
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Axialkolbenmaschine, teilweise im Schnitt, bei der die Schrägscheibe auf einen großen Hub der Axialkolben verschwenkt ist,Fig. 1 a side view of an axial piston machine, partly in section, in which the swash plate is pivoted to a large stroke of the axial pistons,
Fig. 2 eine dem linken Teil der Fig. 1 entsprechende Darstellung der Axialkolbenmaschine, bei der die Schrägscheibe auf einen Null-Hub der Axialkolben verschwenkt ist,Fig. 2 is a representation of the axial piston machine corresponding to the left part of Fig. 1, in which the swash plate is pivoted to a zero stroke of the axial pistons,
Fig. 3 einen Schnitt durch die Axialkolbenmaschine längs der Linie A - A in Fig. 2,Fig. 3 a section through the axial piston machine along the line A - A in Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt durch die Axialkolbenmaschine längs der Linie B - B in Fig. 2 undFig. 4 a section through the axial piston machine along the line B - B in Fig. 2 and
Fig. 5 einen Schnitt durch die Axialkolbenmaschine längs der Linie C - C in Fig. 2.Fig. 5 shows a section through the axial piston machine along the line C - C in Fig. 2.
Bei der Axialkolbenmaschine nach der Zeichnung kann es sich um einen Schrägscheiben-Axialkoibenmotor oder um eine Schrägscheiben-Axiaikolbenpumpe handeln. The axial piston machine according to the drawing can be a swashplate axial piston motor or a swashplate axial piston pump.
Die Axialkolbenmaschine besteht aus einem rohrförmigen Gehäuse 1, dessen die Welle 2 lagernden endseitigen Deckel aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung einstückig mit dem Gehäuse 1 dargestellt sind. Auf der Welle 2 ist undrehbar der Zylinderblock 3 gelagert, der konzentrisch zu der Weile 2 mit Zylinderbohrungen für die Axialkolben 4 versehen ist. Die kugelkopfförmigen aus dem Zylinderblock 3 herausgeführten Köpfe der Axialkolben 4 sind in kugelschalenförmigen Gleitschuhen 5 auf einer ebenen ringförmigen Fläche der Schrägscheibe 6 gelagert. Die Schrägscheibe 6 ist in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise keilförmig ausgebildet. Diese innere aus einer Keilscheibe 6 bestehende Schrägscheibe ist über einen scheibenförmigen Ring 7 auf einer äußeren Keilscheibe 8 abgestützt, die mit ihrer ringförmigen Außenfläche über einen Ring 9 aus Lagermateriai auf einer ebenen ringförmigen Gleitfläche des Deckels bzw. des Bodens des Gehäuses abgestützt ist. Die äußere Keilscheibe 8 ist auf ihrer Innenseite in der dargestellten Weise keilförmig abgeschrägt. The axial piston machine consists of a tubular housing 1, the end cover of which supports the shaft 2 and is shown as one piece with the housing 1 for the sake of simplicity. The cylinder block 3 is mounted non-rotatably on the shaft 2 and is provided with cylinder bores for the axial pistons 4 concentrically to the shaft 2. The ball-head-shaped heads of the axial pistons 4, which protrude from the cylinder block 3, are mounted in spherical shell-shaped sliding shoes 5 on a flat annular surface of the swash plate 6. The swash plate 6 is wedge-shaped in the manner shown in Fig. 1. This inner swash plate, consisting of a wedge plate 6, is supported via a disk-shaped ring 7 on an outer wedge plate 8, which is supported with its annular outer surface via a ring 9 made of bearing material on a flat annular sliding surface of the cover or the base of the housing. The outer wedge disk 8 is bevelled in a wedge shape on its inner side in the manner shown.
In der aus Fig. 2 ersichtlichen Darstellung sind die innere Keilscheibe 6 und die äußere Keilscheibe 8 gegensinnig in eine Stellung verdreht worden, in der die Außenseite der inneren Keilscheibe 6, auf der die Gleitschuhe 5 der Axialkolben 4 abgestützt sind, parallel zu der äußeren Ringfläche der äußeren Keilscheibe 8 ist, so daß sich die Außenseite der inneren Keilscheibe auf einer radialen Ebene zur Welle 2 befindet und die Axialkolben keinen Hub ausführen.In the illustration shown in Fig. 2, the inner wedge disk 6 and the outer wedge disk 8 have been rotated in opposite directions into a position in which the outside of the inner wedge disk 6, on which the sliding shoes 5 of the axial pistons 4 are supported, is parallel to the outer annular surface of the outer wedge disk 8, so that the outside of the inner wedge disk is on a radial plane to the shaft 2 and the axial pistons do not perform any stroke.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist in die Schrägfläche der Keilscheibe 8 eine kreisringförmige Nut 9 eingearbeitet, die an ihrer inneren Flanke mit einer Verzahnung 10 versehen ist, mit der die im gleichen Winkelabständen angeordneten Zahnräder 11 kämmen.As can be seen from Fig. 3, a circular ring-shaped groove 9 is machined into the inclined surface of the wedge disk 8, which is provided on its inner flank with a toothing 10 with which the gear wheels 11 arranged at equal angular intervals mesh.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist in die innere Fläche der Keilscheibe 6 eine kreisringförmige Nut 12 eingearbeitet, die in ihrer äußeren Flanke 13 mit einer Verzahnung versehen ist. Mit dieser Verzahnung kämmen die in gleichen Winkelabständen angeordneten Zahnräder 14.As can be seen from Fig. 5, a circular ring-shaped groove 12 is machined into the inner surface of the wedge disk 6, which is provided with teeth on its outer flank 13. The gears 14 arranged at equal angular intervals mesh with this toothing.
Die Zahnräder 11, 14 sind gleichachsig an den Enden von Wellen befestigt, die in dem Ring 7 gelagert sind. Bei den Zahnrädern 11, 14 handelt es sich um Differentialzahnräder unterschiedlicher Durchmesser, so daß diese eine Kupplung der beiden Schrägscheiben 6, 8 in der Weise bewirken, daß diese nur gegensinnig um gleiche Winkelbeträge verdreht werden können.The gears 11, 14 are attached coaxially to the ends of shafts that are mounted in the ring 7. The gears 11, 14 are differential gears of different diameters, so that they cause a coupling of the two swash plates 6, 8 in such a way that they can only be rotated in opposite directions by equal angular amounts.
Um ein Mitdrehen der Ringscheibe 7 zu verhindern, ist diese mit einem äußeren radialen Fortsatz 16 versehen, der als Verdrehsicherung in eine entsprechende Ausnehmung 17 in der Wandung des Gehäuses 1 greift.In order to prevent the ring disk 7 from rotating, it is provided with an outer radial extension 16 which engages in a corresponding recess 17 in the wall of the housing 1 as an anti-twisting device.
Zum gegensinnigen Antrieb der Keilscheiben sind diese mit radialen Stellkolben 18, 19 versehen, die in ringabschnittförmigen Zylindernuten 20, 21 des Gehäuses 1 geführt sind. Da bei einer gegensinnigen Verdrehung der Keilscheiben nur die Keilscheibe 6 eine Schwenkbewegung um eine Querachse der Welle 2 ausführt, ist der Radialkolben 19 an einem in dem Gehäuse drehbar gelagerten Ring 22 angeordnet, der eine innere radiale Nase 23 aufweist, die in eine axiale Nut 24 an der Außenseite der Keilscheibe 6 eingreift.To drive the wedge disks in opposite directions, they are provided with radial actuating pistons 18, 19, which are guided in ring-shaped cylinder grooves 20, 21 of the housing 1. Since, when the wedge disks are rotated in opposite directions, only the wedge disk 6 performs a pivoting movement about a transverse axis of the shaft 2, the radial piston 19 is arranged on a ring 22 which is rotatably mounted in the housing and has an inner radial nose 23 which engages in an axial groove 24 on the outside of the wedge disk 6.
Die aufeinander gleitenden Fläche der Keilscheiben 6, 8 mit dem zwischengelegten Ring 7 und die äußere ringförmige Lagerfläche der Keilscheibe 8 bzw. die ringförmige Gleitfläche des Bodens des Gehäuses sind in nicht dargestellter Weise mit Öltaschen versehen, die zur hydrostatischen Entlastung der Keilscheiben mit Drucköl beaufschlagt sind.The sliding surface of the wedge disks 6, 8 with the interposed ring 7 and the outer annular bearing surface of the wedge disk 8 or the annular sliding surface of the bottom of the housing are provided with oil pockets (not shown) which are pressurized with oil to relieve the hydrostatic load on the wedge disks.
Bei Axialkolbenmaschinen mit wiegenartig gelagerten Drehscheiben kommt es aufgrund der hohen Belastungen zu unvermeidbaren Durchbiegungen der Schrägscheibe und damit zu erhöhten Kantenbelastungen der Schwenklager, die die Lebensdauer der Axialkolbenmaschinen begrenzen und die bei der erfindungsgemäßen Keilscheibenverstellung der Schrägscheibe vermieden sind.In axial piston machines with cradle-mounted rotary disks, the high loads lead to unavoidable deflections of the swash plate and thus to increased edge loads on the swivel bearings, which limit the service life of the axial piston machines and which are avoided with the wedge disk adjustment of the swash plate according to the invention.
Bei der erfindungsgemäßen Keilscheibenverstellung erfolgt durch die gegensinnige Drehung der beiden Keilscheiben eine konstante Schwenkbewegung der Schrägscheibe und damit die gewünschte Hubverstellung der Triebwerkskolben.With the wedge disk adjustment according to the invention, the opposing rotation of the two wedge disks results in a constant pivoting movement of the swash plate and thus the desired stroke adjustment of the engine pistons.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine liegt darin, daß die von den Schrägkolben bewirkten Kräfte über die Kolbengleitschuhe und die beiden aufeinander abgestützten Keilscheiben direkt in das Gehäuse eingeleitet werden. A particular advantage of the axial piston machine according to the invention is that the forces caused by the inclined pistons are introduced directly into the housing via the piston sliding shoes and the two wedge disks supported on one another.
Die Verstellung der Keilscheiben kann durch eine hydraulische Steuerung bewirkt werden.The adjustment of the wedge discs can be achieved by a hydraulic control.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind beide Keilscheiben mit hydraulischen Radialkoiben versehen, die der gegensinnigen Verdrehung der Keilscheiben dienen, wobei die drei Zahnradpaare den Ausgleich der gegenseitigen Drehbewegung bewirken und den Gleichlauf gewährleisten, wobei sie nur die Kräfte übertragen müssen, die für den Gleichlauf erforderlich sind.In the embodiment shown, both wedge disks are provided with hydraulic radial pistons, which serve to rotate the wedge disks in opposite directions, whereby the three gear pairs compensate for the mutual rotational movement and ensure synchronization, whereby they only have to transmit the forces that are necessary for synchronization.
Claims (9)
97-3058 G-sk27 August 1997
97-3058 G-sk
CH-1630 BulleLiebherr Machines Bulle SA
CH-1630 Bulle
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| DE29715357U DE29715357U1 (en) | 1997-08-27 | 1997-08-27 | Axial piston machine |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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| DE29715357U Expired - Lifetime DE29715357U1 (en) | 1997-08-27 | 1997-08-27 | Axial piston machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE19523282A1 (en) * | 1995-06-27 | 1997-01-02 | Bosch Gmbh Robert | Piston pump |
-
1997
- 1997-08-27 DE DE29715357U patent/DE29715357U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19971211 |
|
| R163 | Identified publications notified |
Effective date: 19980122 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20001214 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20030926 |
|
| R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20060301 |