WO2006005399A1 - Axial piston engine comprising a wear-resistant layer - Google Patents

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WO2006005399A1
WO2006005399A1 PCT/EP2005/006156 EP2005006156W WO2006005399A1 WO 2006005399 A1 WO2006005399 A1 WO 2006005399A1 EP 2005006156 W EP2005006156 W EP 2005006156W WO 2006005399 A1 WO2006005399 A1 WO 2006005399A1
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WO
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layer
axial piston
piston machine
sliding side
control plate
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/006156
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German (de)
French (fr)
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Georg Jacobs
Herbert Kurz
Bernd Emrich
Sascha Henke
Alexander Schattke
Thomas Beck
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2014—Details or component parts
    • F04B1/2021—Details or component parts characterised by the contact area between cylinder barrel and valve plate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2203/00—Non-metallic inorganic materials
    • F05C2203/08—Ceramics; Oxides
    • F05C2203/0804—Non-oxide ceramics
    • F05C2203/0808—Carbon, e.g. graphite
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/12—Coating

Definitions

  • DE 102 23 844 A1 describes an axial piston machine with a control plate and a cylinder drum sliding on the control plate. On the paired, mutually rubbing surfaces, a plastic layer is arranged on one side and a carbon-containing layer on the other side.
  • the areas of the facing surfaces of the control plate and the cylinder drum are subjected to increased loads. This includes the notches normally present to avoid rapid pressure fluctuations at the control ports of the control plate.
  • the mutually facing surfaces are also claimed by a falling back of the cylinder drum or the pressure plate on the control plate.
  • the axial piston machine according to the invention with the features of claim 1 has the advantage of increased wear resistance, in particular against beating loads of successive sliding parts, against cavitation and against the biaxial load.
  • the axial piston machine according to the invention is easier to manufacture and can be operated except with water with oil-containing fluids.
  • the measures carried out in the dependent claims relate to advantageous developments of the axial piston according to the invention.
  • the other, not coated with the layer sliding side consists of hardened by nitriding steel.
  • the carbon layer opposite sliding side can be made simplified.
  • the use of environmentally harmful non-ferrous metals can be dispensed with.
  • control plate and / or the cylinder drum essentially consist of metal in the region of its sliding sides and the layer is applied directly on the metal surface of the sliding sides.
  • the layer adheres more consistently to the respective sliding side.
  • the functional layer can be applied either directly or preferably by mediation of an adhesive layer.
  • the layer is a diamond-like amorphous carbon layer, in particular a tetrahedral hydrogen-free amorphous carbon layer, ta-C.
  • the ta-C layer has excellent advantageous properties over conventional carbon layers used in an axial piston machine.
  • the fatigue resistance of the friction and wear-reducing layer is significantly increased in particular against adhesive flaking and cohesive removal, in particular with regard to the burden of cavitation and impact forces, which occur especially at elevated working pressure and fast, heavy load changes.
  • the wear resistance, especially at elevated load and dirty fluids is improved.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an axial piston according to the invention
  • FIG. 2 shows the detail II shown in Fig. 1 in an enlarged form
  • Fig. 3 shows a preferred embodiment of a control plate of the invention
  • Axial piston machine in a plan view of the sliding side of the control plate
  • Fig. 4 shows a preferred embodiment of a cylinder drum of the invention
  • the axial piston machine shown in Fig. 1 is in swash plate design with adjustable
  • Displacement volume and a flow direction includes in a known manner as essential components a hollow cylindrical housing 1 with a frontally open
  • Control mirror is called a drive shaft 5 and a
  • the swash plate 3 is formed as a so-called pivoting cradle with a semi-cylindrical cross-section and is supported by two bearing surfaces extending at a mutual distance parallel to the pivoting direction hydrostatic relief on two correspondingly shaped bearing shells 8, which are fixed to the inner surface of the connecting plate 2 opposite housing end wall 9.
  • the hydrostatic discharge takes place in a known manner via pressure pockets 10 which are formed in the bearing shells 8 and are supplied via connections 11 with pressure medium.
  • An accommodated in a bulge of a cylindrical housing wall 12 adjusting device 13 engages over an extending in the direction of the terminal plate 2 arm 14 on the swash plate 3 and serves to pivot the same about a pivot axis perpendicular to the pivot axis.
  • the remaining bore portion is formed with a conical shape. It tapers from its cross section of greatest diameter near the first bore section to its cross section of smallest diameter near the abutting on the control plate 4 end or bearing surface of the cylinder drum 6.
  • the defined by the drive shaft 5 and this conical bore portion annular space is denoted by the reference numeral 25 denotes.
  • Each slide shoe 31 is provided on its sliding surface 32 facing the sliding surface, each with a pressure pocket, not shown, which via a through hole 33 in the shoe 31 to a stepped axial Through passage 34 is connected in the piston 29 and connected in this way with the delimited by the piston 29 in the cylinder bore 26 working space of the cylinder.
  • a throttle is formed in the region of the associated ball head 30.
  • An axially displaceable means of the spline connection 24 arranged on the drive shaft 5 and acted upon by a spring 35 in the direction of the swash plate 3 hold-down device 36 holds the sliding blocks 31 in abutment against the sliding disk 32nd
  • the axial piston machine 1 is provided for operation with oil as the pumped medium.
  • the cylinder drum 6 is rotated together with the piston 29 in rotation.
  • the swashplate 3 is pivoted into an inclined position relative to the cylinder drum 6 by actuation of the adjusting device 13, all pistons 29 perform lifting movements.
  • each piston 29 passes through a suction and a compression stroke, with corresponding oil flows are generated, the supply and discharge via the MündungskanäIe 27, the control slots 15 and the pressure and suction channel 16D, 16S done.
  • Fig. 2 shows the detail II shown in Fig. 1 in an enlarged form, whereby the area around the layer 46, the control plate 4 and the cylinder barrel 6, as well as around the first sliding side 44, the second sliding side 45 and the opening 15 thereby enlarged is.
  • the layer 46 is arranged on the first sliding side 44, that is to say on the control plate 4.
  • the layer 46 preferably consists of a tetrahedral hydrogen-free amorphous diamond-like carbon, which is known by the abbreviation ta-C from the group of DLC layers (Diamond Like Carbon layers).
  • the layer 46 opposite the second sliding side 45 of the likewise completely made of steel cylinder drum 6 is preferably hardened by nitriding.
  • the rotational movement between the layer 46 and the second sliding side 45 forms a hydrodynamic sliding film, which is formed by the conveying medium.
  • the layer rubs 46 on the second sliding layer 45. Due to the hydraulic pressure fluctuations occurring in the axial piston 1, especially when the axial piston is very stressed, the second sliding side 45 abruptly fall back on the layer 46 again. This creates a beating load which depends in particular on the working pressures and the pressure fluctuation curve in terms of their strength.
  • not shown notches may be arranged on the opposite direction of rotation end or holes in the control plate 4 introduced, according to the invention thereby also the surface of these not shown notches and the inner surfaces of the holes, not shown would be coated with the layer 46.
  • Material loads due to cavitation preferably occur in axial piston machines in a region 48, which is exemplified by a circular ring.
  • the invention is not limited to the embodiments and embodiments.
  • the features of the embodiment and the embodiments may be combined with each other in any manner.

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Abstract

The invention relates to an axial piston engine (1) comprising a control plate (4) and a cylinder drum (6) that rotates relative to the control plate (4). A first sliding face (44) of said control plate (4) rubs or slides on a second sliding face (45) of the cylinder drum (6). One of the sliding faces (44, 45) is provided with a carbon-containing layer (46).

Description

Axialkolbenmaschine mit VerschleißschutzSchicht Axial piston machine with wear protection layer
Die Erfindung betrifft eine als Axialkolbenmaschine ausgeführte hydrostatische Maschine.The invention relates to a designed as an axial piston hydrostatic machine.
Beispielsweise wird in der DE 102 23 844 Al eine Axialkolbenmaschine mit einer Steuerplatte und einer auf der Steuerplatte gleitenden Zylindertrommel beschrieben. Auf den dabei zugepaarten, aufeinander reibenden Flächen ist auf einer Seite eine KunststoffSchicht und auf der anderen Seite eine kohlenstoffhaltige Schicht angeordnet .For example, DE 102 23 844 A1 describes an axial piston machine with a control plate and a cylinder drum sliding on the control plate. On the paired, mutually rubbing surfaces, a plastic layer is arranged on one side and a carbon-containing layer on the other side.
Aufgrund der zweiachsigen Belastung in axialer und radialer Richtung und durch Kavitation sind die Bereiche der einander zuweisenden Flächen der Steuerplatte und der Zylindertrommel erhöhten Belastungen ausgesetzt. Dies schließt die normalerweise vorhandenen Kerben zur Vermeidung von schnellen Druckschwankungen an den Steueröffnungen der Steuerplatte ein. Besonders werden die zueinander weisenden Flächen auch durch ein Zurückfallen der Zylindertrommel bzw. der Druckplatte auf die Steuerplatte beansprucht .Due to the biaxial loading in the axial and radial direction and by cavitation, the areas of the facing surfaces of the control plate and the cylinder drum are subjected to increased loads. This includes the notches normally present to avoid rapid pressure fluctuations at the control ports of the control plate. In particular, the mutually facing surfaces are also claimed by a falling back of the cylinder drum or the pressure plate on the control plate.
Nachteilig bei der oben genannten Axialkolbenmaschine ist, daß bei ölhaltigen Fördermedien die KunststoffSchicht unvorteilhaft mit dem Fördermedium reagieren kann und die KunststoffSchicht dadurch einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt ist. Insbesondere kann es bei schnellen Lastwechseln und hohen Arbeitsdrücken zu Dampfblasenbildung und anschließenden Druckimpulsen, sog. Kavitation, im Hydraulikmedium kommen, und zu dem bereits erwähnten Zurückfallen der Zylindertrommel bzw. der Druckplatte kommen, wobei die KunststoffSchicht gegen derartige Belastungen nur unzureichend widerstandsfähig ist und sich daher schnell abnutzt, wobei sich die Kunststoffschicht nur stellenweise ablöst, was zu ungleichmäßiger Belastung und schnellerem Verschleiß führt . Aus dem Stand der Technik ist auch bekannt, auf der Gleitseite der Zylindertrommel eine Bronze-Schicht einzuschmelzen.A disadvantage of the axial piston machine mentioned above is that in the case of oil-containing pumped media, the plastic layer can react unfavorably with the pumped medium and the plastic layer is thereby exposed to increased wear. In particular, during rapid load changes and high working pressures, vapor bubble formation and subsequent pressure pulses, so-called cavitation, can occur in the hydraulic medium, and the already mentioned falling back of the cylinder drum or the pressure plate occur, wherein the plastic layer is only insufficiently resistant to such stresses and therefore wears out quickly, with the plastic layer peels off only in places, resulting in uneven loading and faster wear. It is also known from the prior art to melt a bronze layer on the sliding side of the cylindrical drum.
Weiterhin ist ein Herstellungsverfahren zur Herstellung einer diamantartigen amorphen KohlenstoffSchicht aus der WO 98/54376 Al bekanntFurthermore, a manufacturing method for producing a diamond-like amorphous carbon layer from WO 98/54376 Al is known
Ferner wird in der Veröffentlichung "Helena Roukainen, Tribological properties of hydrogenated and hydrogen-free diamont-like carbon coatings" VTT Publications, 2001, insbesondere auf den Seiten 3 und 4 bzw. Seiten 26 bis 28 auf das ta-C bzw. CVD-Verfahren eingegangen.Furthermore, in the publication "Helena Roukainen, Tribological properties of hydrogenated and hydrogen-free diamond-like carbon coatings" VTT Publications, 2001, in particular on pages 3 and 4 and pages 26 to 28 on the ta-C or CVD Procedure received.
Sowohl die KunststoffSchicht als auch die Bronze-Schicht erhöhen den fertigungstechnischen Aufwand und sind deshalb nachteilig.Both the plastic layer and the bronze layer increase the manufacturing complexity and are therefore disadvantageous.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung eine Axialkolbenmaschine zu beschreiben, die vereinfacht herstellbar ist, die mit einer Vielzahl von Fördermedien betrieben werden kann und, insbesondere bei hoher Belastung, weniger verschleißanfällig ist.It is therefore an object of the invention to describe an axial piston machine which can be produced in a simplified manner, which can be operated with a multiplicity of conveying media and, in particular under high load, is less susceptible to wear.
Die Aufgabe wird durch eine Axialkolbenmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by an axial piston machine with the features of claim 1.
Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil erhöhter Verschleißfestigkeit, insbesondere gegen schlagende Belastungen der aufeinander gleitenden Teile, gegen Kavitation und gegen die zweiachsige Belastung. Außerdem ist die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine einfacher herzustellen und kann außer mit Wasser auch mit ölhaltigen Fördermedien betrieben werden.The axial piston machine according to the invention with the features of claim 1 has the advantage of increased wear resistance, in particular against beating loads of successive sliding parts, against cavitation and against the biaxial load. In addition, the axial piston machine according to the invention is easier to manufacture and can be operated except with water with oil-containing fluids.
Die in den Unteransprüchen ausgeführten Maßnahmen betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die jeweils andere, nicht mit der Schicht überzogene Gleitseite aus durch Nitrieren gehärtetem Stahl besteht. Die der Kohlenstoffschicht gegenüberliegende Gleitseite kann dadurch vereinfacht hergestellt werden. Auf den Einsatz von umweltbelastenden Buntmetallen kann verzichtet werden.The measures carried out in the dependent claims relate to advantageous developments of the axial piston according to the invention. In particular, it is advantageous if the other, not coated with the layer sliding side consists of hardened by nitriding steel. The carbon layer opposite sliding side can be made simplified. The use of environmentally harmful non-ferrous metals can be dispensed with.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Schicht auf der ersten Gleitseite bzw. auf der Gleitseite der Steuerplatte aufgebracht ist. Da die Steuerplatte einer Axialkolbenmaschine in ihren Ausmaßen kleiner ist als die Zylindertrommel, läßt sich die Schicht auf die Steuerplatte einfacher und kostengünstiger aufbringen.Furthermore, it is advantageous if the layer is applied on the first sliding side or on the sliding side of the control plate. Since the control plate of an axial piston machine is smaller in size than the cylindrical drum, the layer can be applied to the control plate easier and cheaper.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Steuerplatte und/oder die Zylindertrommel im Bereich ihrer Gleitseiten im wesentlichen aus Metall bestehen und die Schicht unmittelbar auf der metallenen Oberfläche der Gleitseiten aufgebracht ist. Die Schicht haftet damit beständiger an der jeweiligen Gleitseite. Die Funktionsschicht kann entweder direkt oder vorzugsweise durch Vermittlung einer Haftschicht aufgebracht werden.Furthermore, it is advantageous if the control plate and / or the cylinder drum essentially consist of metal in the region of its sliding sides and the layer is applied directly on the metal surface of the sliding sides. The layer adheres more consistently to the respective sliding side. The functional layer can be applied either directly or preferably by mediation of an adhesive layer.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Schicht eine diamantartige amorphe Kohlenstoffschicht ist, insbesondere eine tetraedrische Wasserstofffreie amorphe Kohlenstoffschicht, ta-C. Die ta-C-Schicht hat gegenüber herkömmlichen Kohlenstoffschichten im Einsatz in einer Axialkolbenmaschine hervorragende vorteilhafte Eigenschaften. So wird die Ermüdungsbeständigkeit der reib- und verschleißmindernden Schicht insbesondere gegen adhäsives Abplatzen und kohäsiven Abtrag entscheidend erhöht, insbesondere hinsichtlich der Belastung durch Kavitation und Schlagkräfte, welche insbesondere bei erhöhtem Arbeitsdruck und schnellen, starken Lastwechseln auftreten. Die Verschleißbeständigkeit insbesondere bei erhöhter Belastung und verschmutzten Fördermedien ist verbessert. Die Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Darstellungen an einem Ausführungsbeispiel und Ausführungsformen beispielhaft näher erläutert . Übereinstimmende Bauteile sind dabei mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. Es zeigen:In addition, it is advantageous if the layer is a diamond-like amorphous carbon layer, in particular a tetrahedral hydrogen-free amorphous carbon layer, ta-C. The ta-C layer has excellent advantageous properties over conventional carbon layers used in an axial piston machine. Thus, the fatigue resistance of the friction and wear-reducing layer is significantly increased in particular against adhesive flaking and cohesive removal, in particular with regard to the burden of cavitation and impact forces, which occur especially at elevated working pressure and fast, heavy load changes. The wear resistance, especially at elevated load and dirty fluids is improved. The invention will be explained in more detail by way of example with reference to schematic illustrations of an exemplary embodiment and embodiments. Matching components are provided with matching reference numerals. Show it:
Fig. 1 eine schematisch Darstellung einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine,1 is a schematic representation of an axial piston according to the invention,
Fig. 2 den in Fig. 1 dargestellten Ausschnitt II in vergrößerter Form,2 shows the detail II shown in Fig. 1 in an enlarged form,
Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform einer Steuerplatte der erfindungsgemäßenFig. 3 shows a preferred embodiment of a control plate of the invention
Axialkolbenmaschine in einer Draufsicht auf die Gleitseite der Steuerplatte undAxial piston machine in a plan view of the sliding side of the control plate and
Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform einer Zylindertrommel der erfindungsgemäßenFig. 4 shows a preferred embodiment of a cylinder drum of the invention
Axialkolbenmaschine in einer Draufsicht auf die Gleitseite der Zylindertrommel.Axial piston machine in a plan view of the sliding side of the cylinder drum.
Die in der Fig. 1 dargestellte Axialkolbenmaschine ist in Schrägscheibenbauweise mit verstellbaremThe axial piston machine shown in Fig. 1 is in swash plate design with adjustable
Verdrängungsvolumen und einer Stromrichtung ausgeführt und umfaßt in bekannter Weise als wesentliche Bauteile ein hohlzylindrisches Gehäuse 1 mit einem stirnseitig offenenDisplacement volume and a flow direction and includes in a known manner as essential components a hollow cylindrical housing 1 with a frontally open
Ende (oberes Ende in Fig. 1) , eine am Gehäuse 1 befestigte, dessen offenes Ende verschließendeEnd (upper end in Fig. 1), a fixed to the housing 1, the open end occlusive
Anschlußplatte 2, eine Hub- oder Schrägscheibe 3, eineConnection plate 2, a lifting or swash plate 3, a
Steuerplatte 4, welche auch Steuerkörper oderControl plate 4, which also control body or
Steuerspiegel genannt wird, eine Triebwelle 5 und eineControl mirror is called a drive shaft 5 and a
Zylindertrommel 6.Cylinder drum 6.
Die Schrägscheibe 3 ist als sogenannte Schwenkwiege mit halbzylindrischem Querschnitt ausgebildet und stützt sich mit zwei, mit gegenseitigem Abstand parallel zur Schwenkrichtung verlaufenden Lagerflächen unter hydrostatischer Entlastung an zwei entsprechend geformten Lagerschalen 8 ab, die an der Innenfläche der der Anschlußplatte 2 gegenüberliegenden Gehäuse-Stirnwand 9 befestigt sind. Die hydrostatische Entlastung erfolgt in bekannter Weise über Drucktaschen 10, die in den Lagerschalen 8 ausgebildet sind und über Anschlüsse 11 mit Druckmittel versorgt werden. Eine in einer Ausbuchtung einer zylindrischen Gehäusewandung 12 untergebrachte Stelleinrichtung 13 greift über einen sich in Richtung der Anschlußplatte 2 erstreckenden Arm 14 an der Schrägscheibe 3 an und dient zum Verschwenken derselben um eine zur Schwenkrichtung senkrechte Schwenkachse.The swash plate 3 is formed as a so-called pivoting cradle with a semi-cylindrical cross-section and is supported by two bearing surfaces extending at a mutual distance parallel to the pivoting direction hydrostatic relief on two correspondingly shaped bearing shells 8, which are fixed to the inner surface of the connecting plate 2 opposite housing end wall 9. The hydrostatic discharge takes place in a known manner via pressure pockets 10 which are formed in the bearing shells 8 and are supplied via connections 11 with pressure medium. An accommodated in a bulge of a cylindrical housing wall 12 adjusting device 13 engages over an extending in the direction of the terminal plate 2 arm 14 on the swash plate 3 and serves to pivot the same about a pivot axis perpendicular to the pivot axis.
Die Steuerplatte 4 ist auf dem Außenring des Lagers 18 zentriert und liegt in Utnfangsrichtung positioniert an der dem .Gehäuse-Innenraum zugewandten Innenfläche derThe control plate 4 is centered on the outer ring of the bearing 18 and is positioned in the starting direction at the inner surface of the housing facing the housing
Anschlußplatte 2 an. Die Steuerplatte 4 ist mit zwei durchgehenden Öffnungen 15 in Form von nierenförmigenConnection plate 2 on. The control plate 4 is provided with two through openings 15 in the form of kidney-shaped
Steuerschlitzen versehen, die über einen Druckkanal 16D bzw. Saugkanal 16S in der Anschlußplatte 2 an eine nicht gezeigte Druck- und Saugleitung angeschlossen sind. DerControl slots provided, which are connected via a pressure channel 16D and suction channel 16S in the connection plate 2 to a pressure and suction line, not shown. Of the
Druckkanal 16D weist einen kleineren Strömungsquerschnitt als der Saugkanal 16S auf. Die dem Gehäuse-Innenraum zugewandte und sphärisch ausgebildete Steuerfläche der Steuerplatte 4 dient als Lagerfläche für diePressure channel 16D has a smaller flow area than the suction channel 16S. The housing interior facing and spherically formed control surface of the control plate 4 serves as a bearing surface for the
Zylindertrommel 6.Cylinder drum 6.
Die Triebwelle 5 ragt durch eine Durchgangsbohrung in der Gehäuse-Stirnwand 9 in das Gehäuse 1 hinein und ist mittels eines Lagers 17 in dieser Durchgangsbohrung sowie mittels eines weiteren Lagers 18 in einem engeren Bohrungsabschnitt einer endseitig erweiterten Sackbohrung 19 in der Anschlußplatte 2 drehbar gelagert. Die Triebwelle 5 durchsetzt im Inneren des Gehäuses 1 weiterhin die zentrische Durchgangsbohrung 20 in der Steuerplatte 4 eine zentrische Durchgangsbohrung 21 in der Schrägscheibe 3, sowie eine zentrische Durchgangsbohrung in der Zylindertrommel 6 mit zwei Bohrungsabschnitten. Einer dieser Bohrungsabschnitte ist in einer an der Zylindertrommel 6 angeformten, über deren der Schrägscheibe 3 zugewandte Stirnseite 22 hinausragenden hülsenförmigen Verlängerung 23 ausgebildet, über die die Zylindertrommel 6 mittels einer Keilnut-Verbindung 24 drehfest mit der Triebwelle 5 verbunden ist. Der verbleibende Bohrungsabschnitt ist mit konischem Verlauf ausgebildet. Er verjüngt sich ausgehend von seinem Querschnitt größten Durchmessers nahe dem ersten Bohrungsabschnitt bis zu seinem Querschnitt kleinsten Durchmessers nahe der an der Steuerplatte 4 anliegenden Stirn- oder Lagerfläche der Zylindertrommel 6. Der von der Triebwelle 5 und diesem konischen Bohrungsabschnitt definierte ringförmige Raum ist mit dem Bezugszeichen 25 bezeichnet.The drive shaft 5 protrudes through a through hole in the housing end wall 9 in the housing 1 and is rotatably supported by a bearing 17 in this through hole and by means of another bearing 18 in a narrower bore portion of a laterally enlarged blind bore 19 in the connection plate 2. The drive shaft 5 passes in the interior of the housing 1 further through the central through hole 20 in the control plate 4, a central through hole 21 in the swash plate 3, and a central through hole in the cylinder drum 6 with two bore sections. One of these bore sections is formed in a sleeve-shaped extension 23 projecting beyond the swashplate 3 facing the cylinder drum 6, via which the cylinder drum 6 is connected in a rotationally fixed manner to the drive shaft 5 by means of a keyway connection 24. The remaining bore portion is formed with a conical shape. It tapers from its cross section of greatest diameter near the first bore section to its cross section of smallest diameter near the abutting on the control plate 4 end or bearing surface of the cylinder drum 6. The defined by the drive shaft 5 and this conical bore portion annular space is denoted by the reference numeral 25 denotes.
Die Zylindertrommel 6 weist allgemein axial verlaufende, abgestufte Zylinderbohrungen 26 auf, die gleichmäßig auf einem zur Triebwellenachse koaxialen Teilkreis angeordnet sind. Die Zylinderbohrungen 26 münden an der Zylindertrommel-Stirnseite 22 direkt und an der der Steuerplatte 4 zugewandten Zylindertrommel-Lagerfläche über MündungskanäIe 27 auf dem gleichen Teilkreis wie die Steuerschlitze aus. In die an der Zylindertrommel- Stirnseite 22 direkt ausmündenden Zylinderbohrungs- abschnitte größeren Durchmessers ist je eine Laufbuchse 28 eingesetzt. Die Zylinderbohrungen 26 einschließlich der Laufbuchsen 28 sind hier als Zylinder bezeichnet. Innerhalb dieser Zylinder verschiebbar angeordnete Kolben 29 sind an ihren der Schrägscheibe 3 zugewandten Enden mit Kugelköpfen 30 versehen, die in Gleitschuhen 31 gelagert und über diese an einer an der Schrägscheibe 3 befestigten ringförmigen Gleitscheibe 32 hydrostatisch gelagert sind.The cylinder drum 6 has generally axially extending, stepped cylinder bores 26 which are arranged uniformly on a coaxial to the drive shaft axis pitch circle. The cylinder bores 26 open on the cylinder drum end face 22 directly and on the control plate 4 facing cylinder drum bearing surface on MündungskanäIe 27 on the same pitch circle as the control slots. In the on the cylinder drum end face 22 directly ausmündenden Zylinderbohrungs- sections larger diameter one bushing 28 is used. The cylinder bores 26 including the liners 28 are referred to herein as cylinders. Within this cylinder displaceably arranged piston 29 are provided at their swash plate 3 facing the ends with ball heads 30 which are mounted in sliding blocks 31 and are hydrostatically mounted on this attached to the swash plate 3 annular sliding disk 32.
Jeder Gleitschuh 31 ist an seiner der Gleitscheibe 32 zugewandten Gleitfläche mit je einer nicht gezeigten Drucktasche versehen, die über eine Durchgangsbohrung 33 im Gleitschuh 31 an einen abgestuften axialen Durchgangskanal 34 im Kolben 29 angeschlossen und auf diese Weise mit dem vom Kolben 29 in der Zylinderbohrung 26 abgegrenzten Arbeitsraum des Zylinders verbunden ist. In jedem axialen Durchgangskanal 34 ist im Bereich des zugeordneten Kugelkopfes 30 eine Drossel ausgebildet. Ein mittels der Keilnut-Verbindung 24 axial verschiebbar auf der Triebwelle 5 angeordneter und durch eine Feder 35 in Richtung der Schrägscheibe 3 beaufschlagter Niederhalter 36 hält die Gleitschuhe 31 in Anlage an die Gleitscheibe 32.Each slide shoe 31 is provided on its sliding surface 32 facing the sliding surface, each with a pressure pocket, not shown, which via a through hole 33 in the shoe 31 to a stepped axial Through passage 34 is connected in the piston 29 and connected in this way with the delimited by the piston 29 in the cylinder bore 26 working space of the cylinder. In each axial through-passage 34, a throttle is formed in the region of the associated ball head 30. An axially displaceable means of the spline connection 24 arranged on the drive shaft 5 and acted upon by a spring 35 in the direction of the swash plate 3 hold-down device 36 holds the sliding blocks 31 in abutment against the sliding disk 32nd
Die Funktion der vorstehend beschriebenen Axialkolbenmaschine 1 ist allgemein bekannt und die nachstehende Beschreibung für den Einsatz als Pumpe ist deshalb auf das Wesentliche beschränkt.The function of the axial piston machine 1 described above is well known and the following description for use as a pump is therefore limited to the essentials.
Die Axialkolbenmaschine 1 ist für den Betrieb mit Öl als Fördermedium vorgesehen. Über die Triebwelle 5 wird die Zylindertrommel 6 mitsamt den Kolben 29 in Drehung versetzt. Wenn durch Betätigung der Stelleinrichtung 13 die Schrägscheibe 3 in eine Schrägstellung gegenüber der Zylindertrommel 6 verschwenkt ist, vollführen sämtliche Kolben 29 Hubbewegungen. Bei Drehung der Zylindertrommel 6 um 360° durchläuft jeder Kolben 29 einen Saug- und einen Kompressionshub, wobei entsprechende Ölströme erzeugt werden, deren Zu- und Abführung über die MündungskanäIe 27, die Steuerschlitze 15 und den Druck- und Saugkanal 16D, 16S erfolgen. Dabei läuft während des Kompressionshubs jedes Kolbens 29 Drucköl von dem betreffenden Zylinder über den axialen Durchgangskanal 34 und die Durchgangsbohrung 33 im zugeordneten Gleitschuh 31 in dessen Drucktasche und baut ein Druckfeld zwischen der Gleitscheibe 32 und dem jeweiligen Gleitschuh 31 auf, das als hydrostatisches Lager für Letzteren dient. Ferner wird Drucköl über die Anschlüsse 11 den Drucktaschen 10 in den Lagerschalen 8 zur hydrostatischen Abstützung der Schrägscheibe 3 zugeführt. Auf ihren jeweils zugewandten Seiten sind auf der Steuerplatte 4 und der Zylindertrommel 6 in Fig. 2 näher dargestellte Gleitflächen 44, 45 ausgebildet. Die Steuerplatte 4 weist die erste Gleitseite 44 und die Zylindertrommel 6 die zweite Gleitseite 45 auf. Zwischen den beiden Gleitseiten 44, 45 ist auf der ersten Gleitseite 44 eine in Fig. 2 näher dargestellte reib- und verschleißmindernde Schicht 46 aufgebracht.The axial piston machine 1 is provided for operation with oil as the pumped medium. About the drive shaft 5, the cylinder drum 6 is rotated together with the piston 29 in rotation. When the swashplate 3 is pivoted into an inclined position relative to the cylinder drum 6 by actuation of the adjusting device 13, all pistons 29 perform lifting movements. Upon rotation of the cylinder drum 6 by 360 °, each piston 29 passes through a suction and a compression stroke, with corresponding oil flows are generated, the supply and discharge via the MündungskanäIe 27, the control slots 15 and the pressure and suction channel 16D, 16S done. It runs during the compression stroke of each piston 29 pressure oil from the cylinder in question via the axial passage 34 and the through hole 33 in the associated shoe 31 in the pressure pocket and builds a pressure field between the sliding disk 32 and the respective shoe 31, as a hydrostatic bearing for the latter serves. Furthermore, pressurized oil is fed via the connections 11 to the pressure pockets 10 in the bearing shells 8 for the hydrostatic support of the swashplate 3. On their respective facing sides of the control plate 4 and the cylinder drum 6 in Fig. 2 closer sliding surfaces 44, 45 are formed. The control plate 4 has the first sliding side 44 and the cylinder drum 6, the second sliding side 45. Between the two sliding sides 44, 45, a friction and wear-reducing layer 46 shown in greater detail in FIG. 2 is applied on the first sliding side 44.
Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 dargestellten Ausschnitt II in vergrößerter Form, wobei der Bereich um die Schicht 46, die Steuerplatte 4 und die Zylindertrommel 6, sowie um die erste Gleitseite 44, die zweite Gleitseite 45 und die Öffnung 15 dadurch vergrößert dargestellt ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Schicht 46 auf der ersten Gleitseite 44, also auf der Steuerplatte 4 angeordnet. Die Schicht 46 besteht vorzugsweise aus einem tetraedrischen Wasserstofffreien amorphen diamantartigen Kohlenstoff, welcher mit der Abkürzung ta-C aus der Gruppe der DLC- Schichten (Diamond Like Carbon-Schichten) bekannt ist.Fig. 2 shows the detail II shown in Fig. 1 in an enlarged form, whereby the area around the layer 46, the control plate 4 and the cylinder barrel 6, as well as around the first sliding side 44, the second sliding side 45 and the opening 15 thereby enlarged is. In the exemplary embodiment, the layer 46 is arranged on the first sliding side 44, that is to say on the control plate 4. The layer 46 preferably consists of a tetrahedral hydrogen-free amorphous diamond-like carbon, which is known by the abbreviation ta-C from the group of DLC layers (Diamond Like Carbon layers).
Die reibungsmindernde und vor Verschleiß schützende Schicht 46 ist beispielsweise durch ein PVD-Verfahren (Physical Vapor Deposition) oder das spezialisierte arc- PVD-Verfahren (Bogenentladungsverfahren) oder ein CVD- Verfahren (Chemical Vapor Deposistion) , vorzugsweise jedoch durch ein PECVD-Verfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) auf die erste Gleitseite 44 gleichmäßig aufgebracht. Außerdem ist die Schicht 46 als sog. Dünnschicht beispielsweise mit einer Dicke bis etwa 15 Mikrometern ausgebildet, wobei der Bereich 1 bis 3 Mikrometer angestrebt wird. Gewöhnlich wird eine metallische Haftschicht, insbesondere aus Cr, Ti, Zr eingesetzt .The friction-reducing and wear-protecting layer 46 is, for example, by a PVD process (Physical Vapor Deposition) or the specialized arc PVD process (arc discharge process) or a CVD process (Chemical Vapor Deposition), but preferably by a PECVD process (US Pat. Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) evenly applied to the first sliding side 44. In addition, the layer 46 is formed as a so-called. Thin film, for example, with a thickness of up to about 15 micrometers, with the range 1 to 3 micrometers is desired. Usually, a metallic adhesive layer, in particular of Cr, Ti, Zr is used.
Die der Schicht 46 gegenüberliegende zweite Gleitseite 45 der ebenfalls vollständig aus Stahl bestehenden Zylindertrommel 6 ist vorzugsweise durch Nitrieren gehärtet . Im Betrieb der erfindungsgemäßen beispielhaft ausgeführten Axialkolbenmaschine 1 bildet sich durch die Rotationsbewegung zwischen der Schicht 46 und der zweiten Gleitseite 45 ein hydrodynamischer Gleitfilm aus, welcher durch das Fördermedium gebildet wird. Im Startbetrieb jedoch reibt die Schicht 46 auf der zweiten Gleitschicht 45. Durch die in der Axialkolbenmaschine 1 auftretenden hydraulischen Druckschwankungen, insbesondere wenn die Axialkolbenmaschine sehr beansprucht wird, kann die zweite Gleitseite 45 kurzzeitig schlagartig wieder auf die Schicht 46 zurückfallen. Dadurch entsteht eine schlagende Belastung die in ihrer Stärke insbesondere von den Arbeitsdrücken und dem Druckschwankungsverlauf abhängt .The layer 46 opposite the second sliding side 45 of the likewise completely made of steel cylinder drum 6 is preferably hardened by nitriding. During operation of the exemplary embodiment of the axial piston machine 1 of the invention, the rotational movement between the layer 46 and the second sliding side 45 forms a hydrodynamic sliding film, which is formed by the conveying medium. In the starting mode, however, the layer rubs 46 on the second sliding layer 45. Due to the hydraulic pressure fluctuations occurring in the axial piston 1, especially when the axial piston is very stressed, the second sliding side 45 abruptly fall back on the layer 46 again. This creates a beating load which depends in particular on the working pressures and the pressure fluctuation curve in terms of their strength.
Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Steuerplatte 4 der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 1 in einer Draufsicht auf die Gleitseite 44 der Steuerplatte 4. Gut sichtbar sind in dieser Ansicht die in etwa nierenförmigen Öffnungen 15, welche zur Steuerung der Befüllung und Entleerung der Zylinderbohrungen 26 dienen. Im Ausführungsbeispiel weisen beide Öffnungen 15 jeweils an ihren in Drehrichtung angeordneten Enden ein Kerbe 47 auf. Die Kerben 47 bewirken eine weich verlaufende Umsteuerung und sind als solches aus dem Stand der Technik bekannt. Die Gleitseite 44 der Steuerplatte 4 ist vollständig mit der Schicht 46 überzogen, wobei im Sinne der Erfindung dabei die Oberflächen der Kerben 47 und die Bereiche der Innenseiten der Öffnungen 15 mit einbezogen sind. In anderen Ausführungsbeispielen können, um die Umsteuerung weicher verlaufen zu lassen, nicht dargestellte Kerben am entgegen der Drehrichtung angeordneten Ende angeordnet sein oder Bohrungen in der Steuerplatte 4 eingebracht sein, wobei erfindungsgemäß dabei auch die Oberfläche dieser nicht dargestellten Kerben und die Innenflächen der nicht dargestellten Bohrungen mit der Schicht 46 überzogen wären. Materialbelastungen durch Kavitation treten bei Axialkolbenmaschinen in einem Bereich 48, welcher durch einen kreisrunden Ring beispielhaft umrissen ist, bevorzugt auf .Fig. 3 shows a preferred embodiment of a control plate 4 of the axial piston machine 1 according to the invention in a plan view of the sliding side 44 of the control plate 4. Well visible in this view, the approximately kidney-shaped openings 15 which serve to control the filling and emptying of the cylinder bores 26. In the exemplary embodiment, both openings 15 each have a notch 47 on their ends arranged in the direction of rotation. The notches 47 cause a soft reversing and are known as such from the prior art. The sliding side 44 of the control plate 4 is completely covered with the layer 46, wherein in the context of the invention, the surfaces of the notches 47 and the areas of the inner sides of the openings 15 are included. In other embodiments, in order to make the reversal softer, not shown notches may be arranged on the opposite direction of rotation end or holes in the control plate 4 introduced, according to the invention thereby also the surface of these not shown notches and the inner surfaces of the holes, not shown would be coated with the layer 46. Material loads due to cavitation preferably occur in axial piston machines in a region 48, which is exemplified by a circular ring.
Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Zylindertrommel 6 der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 1 in einer Draufsicht auf die Gleitseite 45 der Zylindertrommel 6, welche als zweite Gleitseite 45 bezeichnet ist. Die in dieser Figur mit kreisrunden Ringen umrissenen Bereiche 48, welche die durch Kavitation gefährdeten Bereiche kennzeichnen, liegen in etwa zwischen den als Langloch ausgebildeten Mündungskanälen 27, wobei die Enden der Mündungskanäle 27 mit umrissen sind. Erfindungsgemäß kann anstatt der ersten Gleitseite 44 die zweite Gleitseite 45 mit der Schicht 46 überzogen sein, wobei dann vorzugsweise auch die Innenflächen der Mündungskanäle 27 mit der Schicht 46 überzogen sind.Fig. 4 shows a preferred embodiment of a cylinder drum 6 of the axial piston machine 1 according to the invention in a plan view of the sliding side 45 of the cylinder drum 6, which is referred to as the second sliding side 45. The outlined in this figure with circular rings areas 48, which characterize the endangered by cavitation areas are approximately between the mouth channels 27 formed as a slot, the ends of the mouth channels 27 are outlined with. According to the invention, instead of the first sliding side 44, the second sliding side 45 may be coated with the layer 46, wherein then preferably the inner surfaces of the mouth channels 27 are coated with the layer 46.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen beschränkt . Die Merkmale des Ausführungsbeispiels und der Ausführungsformen können in beliebiger Weise mit einander kombiniert werden. The invention is not limited to the embodiments and embodiments. The features of the embodiment and the embodiments may be combined with each other in any manner.

Claims

Ansprüche claims
1. Axialkolbenmaschine (1) mit einer Steuerplatte (4) und einer relativ zur Steuerplatte (4) rotierenden Zylindertrommel (6) , welche aufeinander reiben bzw. gleiten, wobei die Steuerplatte (4) mit einer ersten Gleitseite (44) auf einer zweiten Gleitseite (45) der Zylindertrommel (6) reibt bzw. gleitet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleitseite (44, 45) eine kohlenstoffhaltige Schicht (46) aufweist und die jeweils andere Gleitseite (44, 45) aus Metall besteht.1. Axial piston machine (1) with a control plate (4) and a relative to the control plate (4) rotating cylinder drum (6) which rub or slide on each other, wherein the control plate (4) with a first sliding side (44) on a second sliding side (45) the cylindrical drum (6) rubs or slides, characterized in that a sliding side (44, 45) has a carbon-containing layer (46) and the respective other sliding side (44, 45) consists of metal.
2. Axialkolbenmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Metall bestehende Gleitseite (44, 45) aus gehärtetem Metall, insbesondere aus durch Nitrieren gehärtetem Stahl besteht.2. Axial piston machine (1) according to claim 1, characterized in that the metal sliding side (44, 45) made of hardened metal, in particular consists of hardened by nitriding steel.
3. Axialkolbenmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (46) auf der ersten Gleitseite (44) aufgebracht ist .3. axial piston machine (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the layer (46) on the first sliding side (44) is applied.
4. Axialkolbenmaschine (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerplatte (4) und/oder die Zylindertrommel (6) im Bereich der Gleitseiten (44, 45) im wesentlichen aus4. axial piston machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control plate (4) and / or the cylinder drum (6) in the region of the sliding sides (44, 45) substantially from
Metall besteht und die Schicht (46) unmittelbar auf der metallischen Oberfläche der jeweiligen Gleitseite (44, 45) aufgebracht ist.Metal exists and the layer (46) is applied directly on the metallic surface of the respective sliding side (44, 45).
5. Axialkolbenmaschine (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (46) eine diamantartige amorphe Kohlenstoffschicht, DLC, ist.5. axial piston machine (1) according to one of the preceding claims, characterized the layer (46) is a diamond-like amorphous carbon layer, DLC.
6. Axialkolbenmaschine (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (46) eine tetraedrische Wasserstofffreie amorphe KohlenstoffSchicht, ta-C, ist.6. Axial piston machine (1) according to claim 5, characterized in that the layer (46) is a tetrahedral hydrogen-free amorphous carbon layer, ta-C, is.
7. Axialkolbenmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (46) eine Diamantschicht ist, insbesondere eine nanokristalline- mikrokristalline- oder dotierte CVD- Diamantschicht ist.7. axial piston machine (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the layer (46) is a diamond layer, in particular a nanocrystalline microcrystalline or doped CVD diamond layer.
8. Axialkolbenmaschine (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Gleitseiten (44, 45) in die jeweils andere Gleitseite (44, 45) sphärisch hinein ragt. 8. Axial piston machine (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that one of the sliding sides (44, 45) in the respective other sliding side (44, 45) protrudes spherically.
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