CN103291574B - 斜盘关节轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种位于液压轴向活塞机器(1)中的可调节单元的斜盘关节轴承(10)，其中该液压轴向活塞机器(1)具有用于滚柱轴承布置(11)中保持架(14)的计时/跟踪机构(20)。在这种连接方式中，计时/跟踪机构(20)布置于滚柱轴承布置(11)的端部区域(16，17，18)，则其中一部分仅在斜盘(7)按某一方向旋转期间处于工作状态，而其他部分仅在按其他方向旋转期间处于工作状态。优选的是，计时/跟踪机构(20)在防护控制技术领域得到运用，其具有导引路径(24，25，26)以及导引部件(27，28)。

Description

斜盘关节轴承
技术领域
本发明涉及一种斜盘型轴向活塞机器中的液压可调节单元的斜盘关节轴承。特别地，本发明涉及具有计时/跟踪结构的斜盘关节轴承。
背景技术
斜盘型轴向活塞机器可在其供应输出或者移动时通过旋转斜盘的方式进行调节，其中，与轴向活塞机器的旋转轴在轴向活塞的中部位置处相互垂直的斜盘能够围绕与轴向活塞机器的旋转轴相垂直的旋转轴而旋转，以减小或增加轴向布置在驱动/输出轴上的单独气缸的体积。这就意味着，依靠角度位置，在斜盘上被滑动引导的活塞可被旋转的斜盘或多或少地推动以相对于围绕轴向活塞机器的驱动/输出轴的旋转轴的旋转而进入到气缸体的压力气缸中。
由于来自支撑的压力气缸的很大的作用力，通常使用环形抗摩轴承，优选的采用圆柱形抗摩轴承。出于这个目的，斜盘通常被制成为在背对活塞和气缸的一侧上的局部圆柱形。作为反向轴承，用于容纳环形减摩轴承外段的保持架可被部分地制成中空的圆柱体。在轴向活塞机器运行期间，斜盘关节轴承承受了很高的负载并且因此其尺寸必须设计得稳定强健。更进一步的是，在轴向活塞机器的完整工作寿命期间而没有高的摩擦力或在斜盘关节轴承中过早发生损坏，斜盘关节轴承必须能够稳定地通过指尖即可容易地调节斜盘，否则会导致轴向活塞机器运行失败。更进一步的是，还必须避免针对斜盘关节轴承的高的服务和/或维修成本。
一种传统的斜盘关节轴承例如可以通过DE102005056088A1获知。根据现有技术，斜盘支撑在滚柱轴承布置中，其中滚珠轴承布置包括内段，外段以及用于引导若干个滚柱的保持架，这些保持架布置在内段和外段之间，内段形成在斜盘处，外段形成在外壳体处，保持架形成在内段和外段之间，这些都是部分为圆形的结构。滚柱仅延伸超过由保持架确定的圆形段，并且这些滚柱通过斜盘的旋转运动而能够往复运动。
根据DE102005056088A1，在斜盘关节轴承中，包含一个计时/跟踪机构，其能够通过对斜盘移动的限制跟踪的方式控制保持架的移动。对斜盘的移动位移的跟踪需要确保在内段和外段上的滚柱部件形成的路径上具有良好的滚柱移动或者滚柱无负载的移动。作为这两种同心地布置在内段的外侧和外段的内侧的路径，优选地相对于关节轴承的旋转轴而同心布置，这样不同路径的半径是不同的，并且如果滚柱不能在环形方向上通过校正的方式被跟踪的话，斜盘的旋转将会引起滚柱部件的滑动或打滑。当滚柱部件都容纳在保持架中时，这样的跟踪，例如能够通过保持架在外周方向上被跟踪的方式实现。出于这个目的，保持架的碗形移动优选地达到斜盘在外周方向上碗形移动的一半量。
当没有跟踪这些滚柱时，斜盘的重复旋转和倾斜会额外地引起滚柱在支撑在保持架上的外段和斜盘之间的滑动，以进入其它位置而不是为了抵消斜盘的轴向压力的期望最佳支撑位置。为了实现这种跟踪，DE102005056088A1介绍了一种连接件，其可旋转地支撑在外段上，并包括长孔，固定在内段和保持架上的针状物啮合长孔以使得连接件限制保持架的碗形移动。具有用于连接内段、外段和保持架的弹性部件的类似布置可从DE102006023711A1中获知。
根据DE102005023275A1，在斜盘旋转期间对滚柱的跟踪能够实现，其中一个或若干个滚柱具有一个齿轮，其与斜盘和轴向活塞机器外壳体上的齿牙相啮合。使用齿轮的一个缺点是对时间的调解是很困难的，并且错误的调节会引起轴承的失效，并因此引起整个液压机器的失效。
DE102009013094A1公开了一种斜盘关节轴承，其无需用于滚柱的保持架。在这里，对滚柱或滚柱部件的跟踪通过防护控制的方式发生，这种防护控制优选地布置在由滚柱通过的轴承的区域的两端处。跟踪装置包括用于滚柱的端部停止部件，所述端部停止部件在斜盘关节轴承通过防护导轨的方式进行旋转运动的期间沿着滚柱移动。其中一个防护件在外壳体部分中静止，并且另一个沿着斜盘移动，从而，与防护控制之间连接的端部停止部件根据期望的跟踪而移动。
根据DE102009013094A1的斜盘关节轴承没有内段。相反地，滚柱在斜盘上立刻运转。这需要采用高制造成本在斜盘上形成高质量的滚柱的路径。根据DE102005056088A1的设计防止这种缺陷，其中其提供分离的内段和分离的外段作为滚柱的路径，其安装在斜盘或液压可调节单元的外壳体上。这会引起不需要对外壳体和斜盘有特殊的要求，它们不需要提供用于滚柱的坚固的路径。为了外段和内段相互结合以及和斜盘之间的调节目的，会使用冲击推杆。然而，通过冲击而制造这些推杆是很困难的，并且它们较小的尺寸会在装配中引起问题。
发明内容
因此，本发明基于提供一种在上面内容中提及的斜盘关节轴承的目标，上述内容允许一种针对保持架的精确的、坚固的以及可靠的跟踪和简单的组装，现有技术的缺陷可以被避免。在这种连接方式中，斜盘关节轴承对于制造来讲节约成本，并且在运行中有较低的磨损。
本发明的技术问题得到解决，具体是第一和第二计时/跟踪机构布置在滚柱轴承布置的每个端部区域处，第一计时/跟踪机构在斜盘按照一个方向旋转期间变为工作状态，第二计时/跟踪机构在斜盘按照另一方向旋转期间变为工作状态，从而“半个”计时/跟踪机构形成在每个端部区域处。
优选地，这两个计时/跟踪机构被布置为使得计时/跟踪机构的功能部件被布置在滚柱轴承布置的滚柱的移动路径的外侧。这样可以确保滚柱不会变形并且不会使计时/跟踪机构磨损。优选地，在这种连接中，保持架的所有端部具有一个端块，其中形成用于保持架导引的导引路径。优选地，所有的导引路径被制成为长孔，其中针状物作为导引部件而滑动移动并且驱动保持架。然而，在外段和内段上的导引路径还能制成为槽，其能防止导引部件掉落。然而，保持架导轨必须是贯通的长孔，其能够完全地被导引部件贯穿并且不允许妨碍其在斜盘的旋转运动中在横向上的移动性。
在本发明的优选实施例是每个计时/跟踪机构包括内导轨、外导轨和保持架导轨，其中每个具有长孔形的导引路径，其中导引部件被滑动地导引，在相应的端部区域中，内导轨布置在内段处或者与内段相连接，外导轨布置在外段处或者与外段相连接以及保持架导轨布置在保持架处或者与保持架相连接。在防护导轨的现有技术中构思出的该实施例是特别的坚固和节省空间。单独的导引路径的设计获得了保持架对斜盘旋转的跟踪的准确确定的过程。
在优选的方式中，导引路径形状形成为内导轨和外导轨的每个导引路径包括在滚柱轴承布置的纵向上延伸的第一区域以及相对第一区域对角延伸的第二区域。每个第一区域对应于中部区域，其通过会引起没有作用力施加在保持架上，没有作用力施加在针状物上，这样相应地不会引起掉落。当每个对角延伸的第二区域重叠时，然而在针状物上施加作用力，这会通过穿过内导轨和外导轨的导引路径而引起掉落。被支撑在保持架导引路径上被横向移动的针状物的倾斜移动对应保持架部件而伴随着保持架，其中保持架部件与导引路径相互垂直，因此会引起对保持架期望的跟踪。出于这个目的，保持架导轨的导引路径大致相对于内导轨和外导轨的导引路径的每个第一区域而垂直延伸。
在更进一步的优选实施例中，滚柱轴承的内段和外段彼此之间相互连接，保持架的端块优选地被布置，从而可与内导轨和外导轨之间形成形状配合且可移动的连接，所述连接可保持内段和外段在一起。
斜盘关节轴承的优选实施例可预见内段和外段之间的连接可在双侧楔形榫头的领域中被制成，其中楔形榫头的一侧与内导轨相互作用，另一侧与外导轨相互作用。
优选地，内段与斜盘相连接，外段与液压调节单元的外壳体部分相连接。优选地，内导轨和外导轨的每个单独的端部区域之间提供连接以与轴向活塞机器的外壳体或斜盘之间通过形状相配和/或作用力适应的方式连接。
附图说明
下面将基于具体实施例并结合附图对本发明进行更详细的描述。这些附图为：
图1是具有斜盘关节轴承的可调节轴向活塞机器的截面图；
图2是根据本发明的斜盘关节轴承的透视图；
图3是斜盘关节轴承的端部区域的详细图，其中计时/跟踪机构处于不工作的位置；
图4是斜盘关节轴承的端部区域的更加详细的示意图，其中计时/跟踪机构处于工作位置；
图5是保持架的视图，其一端部区域与计时/跟踪机构相接合；
图6是斜盘关节轴承的端部区域的更加详细的示意图，其中去掉了外段和外导轨；
图7是斜盘关节轴承的端部区域的更加详细的示意图，其中去掉了内段和内导轨；
图8是斜盘关节轴承的端部区域的更加详细的顶部对角的示意图。
具体实施方式
图1示出了采用轴向活塞机构1形式的可调节液压单元的截面图，其中轴向活塞机器1采用了具有合适的斜盘关节轴承10的斜盘式设计。轴向活塞机器包括外壳体2，其中轴3在轴承9上被可旋转地支撑。该轴与气缸体4不可旋转地连接，其中气缸体4包括用于活塞6的多个气缸缸膛5，并且在旋转时驱动活塞6。在从气缸缸膛5处突出的端部处，活塞具有球状头部，在这里支撑着活塞滑瓦8。滑瓦8与静止于外壳体2中的斜盘7相接触，但斜盘7相对于轴3的轴线在构造的预定角度区域内被可旋转地支撑。出于这个目的，斜盘7相对于外壳体2被保持在斜盘关节轴承10中，斜盘关节轴承10具有滚柱轴承布置11的形状。斜盘7允许轴3无接触地穿过，并且例如可相对于外壳体2在两个同样设计的滚柱轴承布置11中支持。
滚柱轴承布置11例如可制作为具有内段12的底座轴承，其中内段12设置于斜盘7的圆柱形底部，并且具有设置在外壳体2处或与外壳体2相连接的外段13。内段12和外段13之间相距一定距离，并且作为用于布置在内段12和外段13之间的滚柱15的滑动路径。滚柱15在保持架14中被保持和导引。内段12、外段13以及保持架14被设置作为在圆内同心的部件，该圆的圆心优选地位于旋转轴线上。
如图1所示，为了清楚起见，附图1仅仅示出了轴向活塞机器1的必要部件以及斜盘关节轴承的位置，而没有示出用于使斜盘7旋转的可调节机构以及根据本发明的计时/跟踪机构20。其中，上述第一个机构可由本领域技术人员从现有技术中了解到，后一个机构将通过下面的附图得到说明。
图2示出了根据本发明的斜盘关节轴承10的透视图，其在用于斜盘7的滚柱轴承布置11的两个端部处设置有相关的计时/跟踪机构20，其中该斜盘7并没有被示出。滚柱轴承布置11包括内段12和外段13，在其与保持架14之间可容纳滚柱15。在滚柱轴承布置11的端部区域，布置有计时/跟踪机构20的功能部件21。每个功能部件21包括内导轨22，其在滚柱轴承布置11的端部区域16处与内段12相连接，还包括外导轨23，其在滚柱轴承布置11的端部区域17处与外段13相连接，以及未示出的保持架14的保持架导轨19，还有作为导引部件27或阻挡部27的针状物28。
每个导轨19，22，23包括导引路径，其中保持架导轨19的导引路径26(参见附图6)必要地形成作为与轴向活塞机器1的驱动/输出轴3相平行的并在轴向上的贯通的长孔。内导轨22和外导轨23的导引路径24和25也能作为贯通的长孔或者槽。当形成了作为长孔的两个后述的导引路径时，必须确定的是在导引路径上引导的针状物28固定紧密以防止掉落。例如，这样可通过在导轨外侧设置盖子或者对导引部件27进行特殊设计而实现。
滚柱轴承布置11的内段12与斜盘7和内导轨22固定地连接。出于这个目的，内导轨22可被优选地设置以包括连接件，例如通过螺旋固定和/或焊接，而与内导轨22和斜盘相连接。外段13与轴向活塞机器1的外壳体2固定地连接，这同样可通过例如螺旋固定而固定。出于这个目的，每个端部区域，例如可具有指部34，其具有一个或多个孔以用于螺钉的贯通，例如可接合外壳体2中带螺纹的孔。
图2示出了具有计时/跟踪机构20的斜盘关节轴承10，其中计时/跟踪机构20布置在斜盘关节轴承20端部区域的所有侧面，该斜盘关节轴承10相对于斜盘7的中部位置位于对称位置处。在其中部位置处，斜盘7平坦的下侧相对于轴3的轴线垂直，轴向活塞机器没有给出提供的空间。当使气缸体4旋转时，活塞滑瓦8沿着斜盘7的下侧滑动而没有通过各种力在活塞6的轴向上起作用。这样的能够引起活塞6移动的各种力不会产生，直到斜盘7达到倾斜位置，该轴向活塞机器示出的位移不是零。
图3示出了斜盘关节轴承10端部区域的更加详细的示意图，其中一侧的计时/跟踪机构20处于不工作位置。该示出的不工作位置与斜盘7在一个方向上的特定的旋转角度相关，这里，例如，可选择16°的旋转角度。在斜盘7在某一方向上从旋转角度0°开始旋转的期间，不工作位置连续地通过，从而可确定不工作区域。在不工作区域的每个不工作位置处，在这一侧没有跟踪力施加在保持架14上。因此，这一侧上的计时/跟踪机构20是不工作的。然而，在斜盘关节轴承10的其他端部区域处是工作的，这将基于图4得到说明。
只要斜盘7在一个方向上旋转，则在图3中示出的计时/跟踪机构20的非工作位置将会产生，其中，内段的端部区域将在保持架的方向上移动。在非工作位置，作为导引部件的针状物28的每一端位于内导轨22的导引路径24和外导轨23的导引路径25的任何第一区域30内。随着这些第一区域30在旋转运动的方向上延伸，斜盘7的旋转不会向针状物28施加力。然而，针状物28伴随保持架14的移动，其通过力而在保持架14的导引路径26的长孔内被导引，其中该保持架14与旋转运动相垂直地延伸。但是，该针状物28仅被动地伴随并且不在保持架14上进行互动、控制的作用，也就是说，该保持架不会在其他端部区域的方向上被推动。
图4示出了斜盘关节轴承10端部区域的更加详细的视图，其中计时/跟踪机构20处于工作位置。在图4中示出的旋转状态与斜盘按照与图3中所示出方向相反的方向旋转的启动相关。与斜盘7固定连接的内段12和与内段12相连接的内导轨22在这里相对于静止的外导轨23移动的距离远至使得伴随保持架的针状物28进入了外导轨23的导引路径25和内导轨的导引路径24的第二横向延伸区域31。内导轨22和外导轨23的导引路径24、25的两个第二区域31开始相交，这将在斜盘7更进一步的旋转期间引起针状物28将通过力而在旋转运动的方向以及横向上被导引。这提供由保持架14上的针状物28引起旋转的方向上的作用力，从而针状物能够跟踪斜盘7的旋转。保持架14的跟踪量能够通过导引路径24，25中的横向延伸的第二区域31的角度位置而预先确定。
在图4示出的斜盘7的旋转状态中，布置在斜盘关节轴承10相反一侧的计时/跟踪机构20进入到如图3所示的非工作位置。相应地，相关的计时/跟踪机构20在斜盘7在相同方向上持续旋转期间是非工作的。在这一侧，针状物28不从内导轨22和外导轨23处接收作用力，其在旋转方向上延伸的相关导引路径24，25的第一区域30中滑动。针状物28仅仅被动地伴随着保持架14。
最重要的是，这导致了这样一种模式的操作，其中，依靠斜盘7的旋转方向，仅有一个布置在斜盘关节轴承10的一端部区域内的计时/跟踪机构20是工作的，而相对的另一个则是非工作的。这显著地减小了在计时/跟踪机构20的单独部分上的张力，而不会影响对保持架14进行跟踪的准确性和可信性。
图5示出了保持架14的示意图，其中保持架导轨19的一端部区域18与计时/跟踪机构20相啮合。这里，与这些部件相关的部分和参考标记已经在其他附图中得到了说明。必须指出到的是，在保持架14的两个端部区域内，布置了端块18，其与保持架做成一件或者与保持架固定连接。作为保持架导轨19的端块18具有与保持架14相同的曲率。这些端块具有作为保持架14的导引路径26的横向长孔26。更进一步的是，这些端块18在其侧面具有V形纵向槽，其形成楔形榫头连接件33的一部分。作为更进一步的部件，楔形榫头连接件33包括内导轨22和外导轨23的形状互补的区域，其能从图6-8中更清楚地看出。通过由保持架14的端块18引起的这种连接，内段12和外段13彼此连接，从而斜盘关节轴承10可作为一个整体单元而出现并且很容易地操纵。显然的是，楔形榫头连接件33必须在单独部件之间具有足够的公差以使具有承载楔形榫头35的端块18的保持架14能够在小作用力下移动。这同样适用于具有内导轨22的内段相对于具有外导轨23的壳体固定的外段13而旋转。
图6示出了斜盘关节轴承10的端部区域的更加详细的示意图，其中去掉了外段13和外导轨23。保持架14的端块18作用于面对形成对应连接的楔形榫头35的V形槽的布置相反的一侧。V形槽的每一侧与补充侧相啮合，其中补充侧形成于内段12的内导轨22处。在图7中示出了通过外段13的外导轨23而与外段13之间的连接。图7示出了斜盘关节轴承10的端部区域的更加详细的视图，其中去掉了内段12和内导轨22。
图8是斜盘关节轴承10的端部区域的更加详细的顶部对角的示意图，其中去掉了内段12和外段13。图8示出了一种状态，其中内导轨22和外导轨23通过楔形榫头连接件33而相互连接，其中楔形榫头连接件33由保持架14的端块18构成。
附图标记列表
1轴向活塞机器 2外壳体 3轴 4气缸体
5气缸缸膛 6活塞 7斜盘 8活塞滑瓦
9轴承 10斜盘关节轴承 11滚珠轴承布置
12内段 13外段 14保持架 15滚柱
16内段的端部区域 17外段的端部区域
18保持架的端块 19保持架导轨 20计时/跟踪机构
21功能部件 22内导轨 23外导轨
24内导轨的导引路径 25外导轨的导引路径
26保持架的导引路径 27导引部件 28针状物
30第一区域/非工作区域 31第二区域/工作区域
33楔形榫头连接件 34指部 35楔形榫头
36连接件

Claims (10)

1.轴向活塞机器的调节单元的斜盘关节轴承(10)，其中，斜盘(7)支撑在滚柱轴承布置(11)中，其中滚柱轴承布置(11)包括内段(12)、外段(13)以及用于导引多个滚柱(15)的保持架(14)，滚柱(15)布置在内段(12)和外段(13)之间，
—内段(12)、外段(13)以及保持架(14)被制作为圆形区段，
—内段(12)与斜盘(7)相连接，
—外段(13)被布置在轴向活塞机器(1)的外壳体(2)中，
—计时/跟踪机构(20)，其用于通过考虑斜盘(7)的移动的限制跟踪而控制保持架(14)的移动，
其特征在于：
—在滚柱轴承布置(11)的每个端部区域处设置第一和第二计时/跟踪机构(20)，以及
—第一计时/跟踪机构(20)在斜盘(7)按一个方向旋转期间开始工作，并且第二计时/跟踪机构(20)在斜盘(7)按另一方向旋转期间开始工作。
2.如权利要求1所述的斜盘关节轴承，其特征在于：计时/跟踪机构(20)中的功能部件(21)布置在滚柱轴承布置(11)的滚柱(15)的移动路径之外。
3.如权利要求1或2所述的斜盘关节轴承，其特征在于：每个计时/跟踪机构(20)包括内导轨(22)、外导轨(23)以及保持架导轨(19)，内导轨(22)、外导轨(23)以及保持架导轨(19)中的每个包括长孔状的导引路径(24,25,26)，其中，导引部件(27)被滑动地导引，内导轨(22)布置在内段(12)中或者与内段(12)相连接，外导轨(23)布置在外段(13)中或者与外段(13)相连接，并且保持架导轨布置在各自端部区域(16,17,18)中的保持架(14)中或者与各自端部区域(16,17,18)中的保持架(14)相连接。
4.如权利要求3所述的斜盘关节轴承，其特征在于：内导轨(22)和外导轨(23)中各自的导引路径(24,25)包括沿滚柱轴承布置(11)的纵向延伸的第一区域(30)，以及相对第一区域对角延伸的第二区域(31)。
5.如权利要求3所述的斜盘关节轴承，其特征在于：在两个端部区域(18)的保持架(14)处具有端块，其中，形成保持架导轨(19)的导引路径(26)。
6.如权利要求1所述的斜盘关节轴承，其特征在于：滚柱轴承布置(11)的内段(12)和外段(13)彼此之间连接，并且内段(12)与斜盘(7)连接，外段(13)与轴向活塞机器(1)的壳体(2)连接。
7.如权利要求1所述的斜盘关节轴承，其特征在于：布置有保持架(14)的端块，从而能够与内导轨(22)和外导轨(23)之间形成配合的且不可移动的连接，所述连接使内段(12)和外段(13)保持在一起。
8.如权利要求4所述的斜盘关节轴承，其特征在于：保持架导轨(19)的导引路径(26)基本上垂直于内导轨(22)和外导轨(23)的导引路径(24,25)的单独第一区域(30)延伸。
9.如权利要求3所述的斜盘关节轴承，其特征在于：每个导引部件(27)被制作为针状物(28)。
10.如权利要求7所述的斜盘关节轴承，其特征在于：所述端块与内导轨(22)和外导轨(23)之间的连接通过双边的楔形榫头(35)实现，楔形榫头(35)的一侧与内导轨(22)之间互相作用，另一侧与外导轨(23)之间相互作用。
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