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
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Description
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FVと、枢軸線27の支持部に作用する支持力FL/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FDRと、ピストン5、6により逆方向に加えられる力FKL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FDRと、枢動運動中に枢動装置31が斜板25に作用する力FVと、ピストン5、6が斜板25に作用する力FKL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)
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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(FDR)と、枢動運動中に枢動装置(31)が斜板(25)に加える力(FV)と、ピストン(5、6)が斜板(25)に加える力(FKL)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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