JP3956058B2 - 斜板すなわちウォッブル板の減衰要素を備えたアキシャルピストン機械 - Google Patents

Description

本発明は、請求の範囲第１項の前提部に記載のアキシャルピストン機械に関する。
この形式のアキシャルピストン機械は、例えばDE 34 28 591 A1から知られている。このアキシャルピストン機械では、複数のシリンダボア（該シリンダボア内でピストンは変位できるように案内される）が、回転シリンダブロックに既知の態様で形成されている。ピストンは、非回転斜板に対し、スリッパ（滑動子）を介して支持されている。斜板は枢軸線の回りで所与の角度範囲に亘って枢動でき、斜板の傾斜（この傾斜が、アキシャルピストン機械の押しのけ容積を決定する）は、油圧（hydraulischen）調節ピストンにより調節できる。斜板が、リフト位置からゼロリフト位置の方向に向かって後方に枢動されるとき、油圧調節ピストンに作用する調節圧力が増大され、斜板は、これが衝合面に衝合してゼロリフト位置に到達するまで後方に枢動する。しかしながら、斜板の運動は比較的自由である（制御し難い）ため、斜板は、ゼロリフト位置に到達するときに、衝合面に対して強い衝撃を加える。これは、衝合面および斜板に対する摩耗を増大させかつアキシャルピストン機械の全体に機械的衝撃荷重を加えるため、好ましくない。
DE 44 40 452 A1に開示された斜板構造をもつアキシャルピストン機械では、斜板の傾斜を変えるための２つの別々の油圧シリンダが設けられている。この構造では、一方の油圧シリンダは斜板を外方に枢動させるのに使用され、第２油圧シリンダは斜板を後方に枢動させるのに使用される。この解決方法では、斜板が、全運動シーケンス中に制御された態様で案内されるけれども、第２油圧シリンダは比較的大きい構造的費用を必要とし、このため、比較的高い製造コストが要求される。また、両油圧シリンダのための別々の油圧制御が必要になる。
従って本発明の目的は、斜板すなわちウォッブル板（Taumelscheibe）の枢動中の運動シーケンスがぎくしゃくしないで連続的に行なわれるように構成された斜板すなわちウォッブル板を備えたアキシャルピストン機械を開発することにある。
上記目的は、全体的形式を形成する特徴に関連して請求の範囲第１項に記載された特徴により達成される。
本発明は、斜板すなわちウォッブル板に作用する減衰要素を設けることにより、斜板すなわちウォッブル板の後方への枢動を制御できるという認識に基づいてなされたものである。減衰ピストンは減衰シリンダ内で変位可能に配置され、減衰シリンダは、絞り要素および該絞り要素に並列に配置された逆止弁を介して圧力流体リザーバに連結されている。この構成により、逆止弁は、圧力流体リザーバから減衰シリンダ内への圧力流体の絞られない供給を許容しかつ絞り要素を迂回する減衰シリンダからの圧力流体の絞られない流出を防止する。
請求の範囲第２項〜第１２項には、本発明の他の長所が記載されている。
請求の範囲第２項または第３項の記載によれば、減衰ピストンが減衰シリンダの容積を増大する方向に自由に移動できるようになるやいなや、減衰ピストンが、圧力流体を、圧力流体リザーバから逆止弁を介して（また、随時、絞り弁を介して）更に吸引するように、復帰ばねが減衰ピストンに作用している。これにより、減衰シリンダが圧力流体で瞬間的に再充填され、従って斜板すなわちウォッブル板の枢動が直接的に行なわれることが確保される。請求の範囲第４項の記載によれば、圧力媒体リザーバは、減衰要素を包囲する漏洩流体収集チャンバで構成でき、該漏洩流体収集チャンバは、通常、アキシャルピストン機械のハウジング内部で形成される。
請求の範囲第５項の記載によれば、斜板すなわちウォッブル板は、大きい傾斜角をもつ第１枢動位置と、小さい傾斜角をもつ第２枢動位置とを有し、これらの２つの枢動位置の間で前後に枢動できる。請求の範囲第６項の記載によれば、アキシャルピストン機械は斜板構造をもつように設計することもでき、減衰要素を、請求の範囲第７項の記載によれば斜板に配置し、または請求の範囲第９項の記載によれば斜板に対向する静止対向要素に配置することができる。この構成により、復帰ばねは、請求の範囲第１０項の記載によれば斜板に対して衝合するように減衰ピストンを保持し、または請求の範囲第８項によれば静止対向要素に対して衝合するように減衰ピストンを保持する。
請求の範囲第１１項の記載によれば、斜板には、ピストンとは反対側の側面に、第１衝合面および第２衝合面を設けることもでき、各衝合面は、斜板の第１枢動位置および第２枢動位置のための衝合部を形成する。
請求の範囲第１２項の記載によれば、減衰ピストンが斜板に加える力と、枢動運動中に枢動装置が斜板に加える力と、ピストンが斜板に加える力とからなる合力が、シリンダブロック軸線上に位置する力の重心に作用するように、減衰ピストンが斜板に作用する作用点をシリンダブロック軸線に対してオフセットさせることが特に有効である。このようにして、非対称の支持力が防止され、そして支持のレバリングアウト（levering-out, Aushebelung）が回避される。
以下、添付図面に示す本発明の好ましい実施形態を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
第１図は、本発明により開発されたアキシャルピストン機械の第１実施形態の部分軸方向断面図であり、斜板が第１枢動位置にあるところを示すものである。
第２図は、本発明により開発されたアキシャルピストン機械の第１実施形態の第１図と同様な部分軸方向断面図であり、斜板が第２枢動位置にあるところを示すものである。
第３図は、減衰要素の作動方法を示す概略図である。
第４Ａ図は、本発明により開発されたアキシャルピストン機械の第１図の第１実施形態における力分布を示すものである。
第４Ｂ図は、第４Ａ図のアキシャルピストン機械の側面図である。
第４Ｃ図は、第４Ａ図のアキシャルピストン機械の平面図である。
第５図は、本発明により開発されたアキシャルピストン機械の第２実施形態の部分軸方向断面図であり、斜板が第２枢動位置にあるところを示すものである。
第６図は、本発明により開発されたアキシャルピストン機械の第２実施形態の第５図と同様な部分軸方向断面図であり、斜板が第２枢動位置にあるところを示すものである。
第１図および第２図は、本発明により開発されたアキシャルピストン機械１の一部のみを示す部分軸方向断面図である。第１図および第２図に例示するアキシャルピストン機械１は斜板構造をもつ設計で、シリンダブロック２を有している。該シリンダブロック２には、目盛り円（graduated circle）上に均一に分配されて配置された複数のシリンダボア３、４が設けられている。シリンダボア３、４内には、ピストン５、６が変位可能に配置されている。シリンダボア３、４は、連結ダクト７、８を介して、静止制御ディスク１１の腎臓形制御孔９、１０に連結されている。シリンダブロック２はシリンダブロック軸線１２の回りで回転し、これにより、シリンダボア３、４は、制御孔９に連結された低圧ライン（図示せず）および制御孔１０に連結された高圧ライン（図示せず）に周期的に連結される。ピストン５、６は、制御ディスク１１とは離れた側の各ピストン端部に、球状ヘッド１３、１４を形成するように成形されており、該球状ヘッド１３、１４は、ピストン５、６に関連するスリッパ１７、１８の球状ベアリング１５、１６内に取り付けられている。ピストン５、６は中空ピストンとして構成されており、各ピストン５、６はピストン凹部１９、２０を有している。静水圧的逃がし（hydrostatischen Entlastung）を行なうため、ピストン凹部１９、２０は、ピストン５、６の連結ダクト２１、２２およびスリッパ１７、１８の連結ダクト２３、２４を介して、スリッパ１７、１８に設けられたプッシュボタンに連結されている。
ピストン５、６は、スリッパ１７、１８を介して、斜板２５の摺動面２６に対して支持されている。斜板２５は、枢軸線２７の回りで枢動できるように取り付けられており、ピストン５、６とは反対側の斜板２５の側面には、第１衝合面２８および第２衝合面２９を有している。斜板２５の第１衝合面２８が、第１図に示すように、静止対向要素３０に衝合するようにして載置されると、斜板２５すなわちその摺動面２６は、シリンダブロック軸線１２に対して比較的大きい第１傾斜角で傾けられる。これに対し、斜板２５の第２衝合面２９が、第２図に示すように、静止対向要素３０に衝合するようにして載置されると、斜板２５すなわちその摺動面２６は、シリンダブロック軸線１２に対し、第１傾斜角より小さい第２傾斜角で傾けら紅る。従って、この実施形態では、斜板２５の傾斜は、概略的に示す枢動装置３１により、２つの異なる枢動位置の間で前後方向に枢動させることにより定められる。枢動装置３１は、例えば、力ロック態様で斜板２５に作用する油圧（液圧）作動形調節ピストンで構成できる。
本発明によれば、斜板２５には、全体を参照番号４１で示す減衰要素の減衰ピストン４０も作用している。第１図および第２図に示す実施形態では、減衰要素４１は斜板２５と一体化されている。第１図および第２図の実施形態では、減衰ピストン４０は、斜板２５に設けられた減衰シリンダ４２内で変位可能に配置されている。減衰シリンダ４２は、斜板２５の第２衝合面２９に開口している盲孔として構成されている。減衰ピストン４０は、復帰ばね４３（該復帰ばね４３も減衰シリンダ４２内に配置されている）により、静止対向要素３０に衝合するように押圧されている。静止対向要素３０は、例えばハウジングの端板で構成できる。減衰シリンダ４２は、逆止弁４４および供給ダクト４５を介してハウジング内部４６に連結されている。ハウジング内部４６は、斜板２５およびシリンダブロック２を包囲し、漏洩流体収集チャンバとして機能し、従って漏洩流体が充填されている。減衰シリンダ４２は、また、絞り要素４７を介してアキシャルピストン機械１のハウジング内部４６に連結されている。図示の実施形態では、絞り要素４７は、比較的小さい断面積をもつボアとして構成されている。かくして、供給ダクト４５および逆止弁４４は、絞り要素４７と並列に配置されている。
本発明による減衰要素４１は、次のように作動する。
斜板２５が、枢動装置３１を解放すること（Entlastung）により、第２図に示す第２枢動位置から、第１図に示す第１枢動位置の方向に枢動されるとき、減衰ピストン４０は、復帰ばね４３により、静止対向要素３０と衝合するように押圧されている。この間、圧力流体は、漏洩流体が充填されたハウジング内部４６から、供給ダクト４５および開いた逆止弁４４を通って、また並列の絞り要素４７を通って吸引される。減衰シリンダ４２の充填は供給ダクト４５および逆止弁４４を介して非常に迅速に行なわれ、このため、減衰ピストン４０は、静止対向要素３０に対して連続的に衝合した状態に保持される。
逆に、斜板２５が、枢動装置３１を付勢することにより、第１図に示す第１枢動位置から、第２図に示す第２枢動位置に枢動されるとき、逆止弁４４が供給ダクト４５を閉じるため、減衰シリンダ４２内に存在する圧力流体は、絞り要素４７を通って減衰シリンダ４２から流出できるに過ぎない。これにより、所望の減衰が得られ、斜板２５がぎくしゃく枢動して、衝合面２９が静止対向要素３０に対し強く当たること（これにより、斜板２５および静止対向要素３０が比較的迅速に摩耗してしまう）が防止される。また、斜板２５がぎくしゃく枢動すると、アキシャルピストン機械１の全体が、好ましくない衝撃荷重を受ける。
このため、本発明に従って設けられる減衰要素４１により、枢動運動が僅かに遅延され、斜板２５のぎくしゃくしない連続枢動運動が得られる。また、第１図に示す第２枢動位置において、および第１図に示す第１枢動位置から第２図に示す第２枢動位置に枢動する間に、本発明による減衰要素４１は、枢軸線２７より上方に位置する斜板２５のセクションの或る支持度合いを確保し、このため、斜板２５が受ける荷重は本発明の開発により有効に低減される。
第３図は、油圧等価回路図を用いて本発明に従う減衰要素４１の作動方法を示す図面である。数字の割当てを簡潔にするため、既に説明した要素には同じ参照番号が使用されている。既に説明したように、圧力流体リザーバ４８（該リザーバ４８は、例えばハウジング内部４６で構成できる）からの圧力流体の吸引は、例えば供給ダクト４５と、該供給ダクト４５と減衰シリンダ４２との間に配置された逆止弁４４とを介して行なわれる。逆止弁４４および供給ダクト４５に並列に絞り要素４７が配置されており、該絞り要素４７は、逆止弁４４が閉じられた状態で、圧力流体が圧力流体シリンダ４２から圧力流体リザーバ４８内に絞られた状態で流出することを確保する。
第４Ａ図〜第４Ｃ図は、第１図および第２図に関連して既に説明した本発明の実施形態によるアキシャルピストン機械１の力分布を示すものである。第４Ａ図は第１図と同じ図面、第４Ｂ図はピストン５、６とは反対側の斜板２５の側面の方向から見た側面図、および第４Ｃ図は第４Ａ図に示した配置の平面図である。
第４Ａ図〜第４Ｃ図に示すように、斜板２５が調節されるとき、該斜板２５には、枢動装置３１により加えられる力成分Ｆ_Vと、枢軸線２７の支持部に作用する支持力Ｆ_L/Rと、減衰ピストン４０ａ、４０ｂ（この実施形態では、２つの減衰ピストンが設けられている）により加えられる力Ｆ_DRと、ピストン５、６により逆方向に加えられる力Ｆ_KLとが作用する。この点に関し、右または左に作用するそれぞれの減衰ピストン４０ｂまたは４０ａが斜板２５に作用する作用点が、シリンダブロック軸線１２に対してオフセットして、対応する減衰ピストン４０ｂまたは４０ａが斜板２５に作用する力Ｆ_DRと、枢動運動中に枢動装置３１が斜板２５に作用する力Ｆ_Vと、ピストン５、６が斜板２５に作用する力Ｆ_KLとからなる合力が、シリンダブロック軸線１２上に位置する力の重心（Ｓ）に作用するならば特に有効である。これにより、シリンダブロック２の支持部に作用する支持力の対称的分布が得られかつ慣性力の発生が防止される。このようにして、シリンダブロック２の支持部のレバリングアウトが妨害される。第４Ｂ図に示す力三角形は、左方の減衰ピストン４０ａについても描くことができるが、図面を簡明化するため省略してある。
第５図および第６図は、本発明により更に開発されたアキシャルピストン機械１の第２実施形態を示す軸方向断面図である。既に説明した要素については、反復説明を避けるため同じ参照番号が使用されている。
第５図および第６図に示す実施形態は、本発明による減衰要素４１が斜板２５内に配置されておらず、該斜板２５に対向して配置された静止対向要素３０に（すなわちハウジング端板内に）配置されている点で、第１図および第２図に示した実施形態とは異なっている。減衰要素４１は、第１図に関連して既に説明した構造と本質的に同じである。減衰シリンダ４２内には減衰ピストン４０が変位可能に配置されている。減衰ピストン４０には、該減衰ピストン４０が斜板２５（好ましくは、斜板の第２衝合面２９）に支えられているように、復帰ばね４３が作用している。ハウジング内部４６からの圧力流体の吸引は、供給ダクト４５および逆止弁４４（逆止弁４４は、吸引フェーズでは開いている）を介して行なわれる。斜板２５が第５図に示す第１枢動位置から第６図に示す第２枢動位置に枢動するとき、圧力流体が、減衰シリンダ４２から、絞り要素４７（この実施形態でも小径ボアとして構成されている）および該絞り要素４７に連結された流出ダクト４９を通って押し出され、これにより、駆動中の斜板２５の運動の意図した減衰および斜板２５の支持がなされる。
本発明は図示の実施形態に限定されるものではない。前述のように、本発明は、ウォッブル板構造を有するアキシャルピストン機械に使用できる。減衰装置は、減衰ピストン４０が適当な態様で斜板２５すなわちウォッブル板に作用することが確保される限り、他の任意の所望位置に配置することもできる。また、第１衝合面２８の領域に付加減衰要素を設けて、他の枢動装置についての充分な減衰が確保されるように構成することもできる。

Claims (12)

1. シリンダブロック（２）を有し、該シリンダブロック（２）にはシリンダボア（３、４）が設けられ、該シリンダボア（３、４）内ではピストン（５、６）が変位可能に案内され、該ピストン（５、６）は、リフト運動を行なうべく斜板すなわちウォッブル板（２５）に衝合して支持されており、また該斜板すなわちウォッブル板（２５）を枢軸線（２７）の回りで枢動させることにより、斜板すなわちウォッブル板（２５）の傾斜を変えるための枢動装置（３１）を有するアキシャルピストン機械（１）において、少なくとも１つの減衰要素（４１）を有し、該減衰要素（４１）は減衰ピストン（４０）を備え、該減衰ピストン（４０）は斜板すなわちウォッブル板（２５）に作用しかつ減衰シリンダ（４２）内で変位可能に配置され、該減衰シリンダ（４２）は、絞り要素（４７）および該絞り要素（４７）に並列に配置された逆止弁（４４）を介して圧力流体リザーバ（４８）に連結され、該逆止弁（４４）は、該圧力流体リザーバ（４８）から該減衰シリンダ（４２）内への圧力流体の絞られない供給を許容しかつ該絞り要素（４７）を迂回する該減衰シリンダ（４２）からの圧力流体の絞られない流出を防止することを特徴とするアキシャルピストン機械。
2. 前記減衰ピストン（４０）が減衰シリンダ（４２）の容積を増大する方向に自由に移動できるようになるやいなや、減衰ピストン（４０）が圧力流体を圧力流体リザーバ（４８）から逆止弁（４４）を介して更に吸引するように、復帰ばね（４３）が減衰ピストン（４０）に作用していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のアキシャルピストン機械。
3. 圧力流体が、絞り要素（４７）を介して更に吸引されることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のアキシャルピストン機械。
4. 前記圧力流体リザーバ（４８）が漏洩流体収集チャンバ、より詳しくは、アキシャルピストン機械（１）のハウジング内部（４６）であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載のアキシャルピストン機械。
5. 前記斜板すなわちウォッブル板（２５）は、大きい傾斜角に対応する第１枢動位置（第１図、第５図）と、小さい傾斜角に対応する第２枢動位置（第２図、第６図）との間で、枢動装置（３１）により前後に枢動され、減衰要素（４１）は、減衰シリンダ（４２）からの圧力流体の絞られた流出の結果として、斜板すなわちウォッブル板（２５）の第１位置から第２位置への枢動中の枢動運動を減衰させることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載のアキシャルピストン機械。
6. 斜板構造を有し、シリンダブロック軸線（１２）の回りで回転するシリンダブロック（２）のシリンダボア（３、４）内に配置されたピストン（５、６）が静止斜板（２５）に衝合して支持されるように設計されていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記載のアキシャルピストン機械。
7. 前記減衰要素（４１）は、斜板（２５）内または斜板（２５）上に配置されていることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のアキシャルピストン機械。
8. 前記減衰ピストン（４０）は、復帰ばね（４３）により、斜板（２５）に対向する静止対向要素（３０）に衝合するように保持されていることを特徴とする請求の範囲第７項に記載のアキシャルピストン機械。
9. 前記減衰要素（４１）は、斜板（２５）に対向する静止対向要素（３０）内または静止対向要素（３０）上に配置されていることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のアキシャルピストン機械。
10. 前記減衰ピストン（４０）は、復帰ばね（４３）により、斜板（２５）に衝合するように保持されていることを特徴とする請求の範囲第９項に記載のアキシャルピストン機械。
11. 前記ピストン（５、６）とは反対側の斜板（２５）の側面に、第１衝合面（２８）および第２衝合面（２９）が設けられており、斜板（２５）は、第１衝合面（２８）が衝合している間は大きい傾斜角をもつ第１枢動位置（第１図、第５図）を占め、第２衝合面（２９）が衝合している間は小さい傾斜角をもつ第２枢動位置（第２図、第６図）を占めることを特徴とする請求の範囲第５項および請求の範囲第６項〜第１０項のいずれか１項に記載のアキシャルピストン機械。
12. 各減衰ピストン（４０ａ、４０ｂ）が斜板（２５）に作用する作用点は、減衰ピストン（４０ａ、４０ｂ）が斜板（２５）に加える力（Ｆ_DR）と、枢動運動中に枢動装置（３１）が斜板（２５）に加える力（Ｆ_V）と、ピストン（５、６）が斜板（２５）に加える力（Ｆ_KL）とからなる合力が、シリンダブロック軸線（１２）上に位置する力の重心（Ｓ）に作用するように、シリンダブロック軸線（１２）に対してオフセットしていることを特徴とする請求の範囲第６項〜第１１項のいずれか１項に記載のアキシャルピストン機械。

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