CN103850905A

CN103850905A - 具有锥形活塞的轴向活塞机

Info

Publication number: CN103850905A
Application number: CN201310640935.1A
Authority: CN
Inventors: M.鲁克加贝尔; R.布罗克霍夫
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2033-12-04
Also published as: CN103850905B; DE102012222172A1; US20140150641A1

Abstract

本发明涉及一种轴向活塞机，具有壳体、驱动轴和缸滚筒，其中，驱动轴关于第一转轴能转动地支承在壳体中，缸滚筒关于第二转轴能转动地支承，缸滚筒具有至少一个圆柱形的缸钻孔，在缸钻孔中线性能动地容纳一长形延伸的活塞（80），活塞的第一端部（82）与驱动轴经由一球窝关节连接，活塞（80）具有一圆锥形分段（86），圆锥形分段朝第一端部（82）逐渐变细，活塞（80）在与第一端部（82）对置的第二端部（83）上具有一球形分段（87），通过球形分段（86）定义的锥体无凸肩地并且无拐点地过渡到球形分段（87）中。根据本发明，活塞（80）在第二端部（83）上具有一平坦的端面（88），其定义一平面，该平面与球形分段（87）相交。

Description

具有锥形活塞的轴向活塞机

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的轴向活塞机。

背景技术

从DE 23 58 870 B2中公开了一种斜轴构造方式的轴向活塞机，其能够可选地作为泵或作为马达来运行。该轴向活塞机包括一壳体、一驱动轴和一缸滚筒。所述驱动轴经由一流体静力的滑动轴承关于一第一转轴可转动地支承在所述壳体中。所述缸滚筒关于一第二转轴可转动地支承，该第二转轴与第一转轴相交。在所述第一转轴和所述第二转轴之间的倾斜角可借助于一调整装置来设置，其中，本发明也可以在如下的轴向活塞机中使用，在这些轴向活塞机中，上述的倾斜角是固定地设置的。所述缸滚筒具有多个圆柱形的缸钻孔，它们平行于所述第二转轴取向。在每个缸钻孔中都线性可动地容纳一活塞，所述活塞在第一端部上经由一球窝关节与所述驱动轴连接。在此，所述球窝关节在所述第一转轴旁边布置在所述驱动轴的法兰上。当所述驱动轴转动时，所述活塞贴靠在所述缸钻孔上，从而给出了在所述驱动轴和所述缸滚筒之间的一转动随动连接。所述活塞具有一圆锥形分段，其朝所述球窝关节逐渐变细。由此可以将所述活塞相对于所配属的缸钻孔翻转，从而使它们在所述驱动轴转动时不会卡住。在与所述第一端部对置的第二端部上，所述活塞具有一球形分段，利用该球形分段，所述活塞基本上紧密地贴靠在所述缸钻孔上，更确切地说，在其每个翻转位置中。所述球形分段也被称作活塞连接件。所述圆锥形分段无凸肩地并且无拐点地过渡到所述球形的分段中。

发明内容

本发明的任务在于，使所述缸钻孔的磨损最小化，该磨损通过活塞的行程运动而引起。在此情况下，不应该增大由所述轴向活塞机所占据的结构空间。

根据独立权利要求，该任务通过如下方式解决，即所述活塞在第二端部处具有一平坦的端面，该端面与球形分段形成一个拐角。由此使所述球窝关节中的支承力和所述活塞的球形分段上的支承力之间的间隔在一预设的活塞长度下变得特别大。同时，使活塞的伸入到所述缸钻孔中的长度变得特别大。上述两个长度的比确定了所述支撑力的大小，该支撑力在所述活塞和所述缸钻孔之间起作用。通过上述长度的增大，使得上述的支撑力变得特别小，由此降低了所述缸钻孔上的磨损。所述活塞的端面优选垂直于一中轴取向，该中轴通过所述锥形分段定义。

在从属权利要求中给出了本发明的有利改进和改善。

在所述活塞的端面和球形分段之间的拐角可以具有一半径或一倒棱。由此可以在组装所述轴向活塞机时将所述活塞容易地插入到所述缸钻孔中。在此情况下，所述半径或所述倒棱不妨碍所配属的活塞的翻转运动。

所述缸滚筒可由铸铁制成。在由铸铁制成的缸滚筒的情况下，在所述缸滚筒上的通过所述活塞所引起的磨损特别大，从而根据本发明的该磨损的最小化是特别有利的。优选地，考虑使用如下材料类型：EN-GJS-400-15、EN-GJS-400-18、EN-GJS-500-7和EN-GJS-600-3。

所述缸滚筒可以在铸造方法中制成。由此可以成本特别低廉地制造所述缸滚筒。优选地，所述缸滚筒在所述缸钻孔的区域中进行切削精加工，由此在那里存在特别光滑的表面和特别精确的钻孔直径。

所述缸钻孔可以具有如下一表面层，该表面层相对于剩余的缸滚筒具有一更高的硬度。通过该表面层的高硬度，可以进一步使所述磨损最小化。这种表面层典型地具有一例如少于20μm的很小的厚度。在所述轴向活塞机的整个运行持续时间期间，该表面层的由磨损引起的剥蚀决不允许大于其厚度，因为否则的话所述轴向活塞机在特别短的时间之后会被过度强烈地磨损。因此，根据本发明的所述磨损的最小化结合所建议的表面层是特别有利的。

所述活塞的圆锥形分段可以相邻于所述球形分段被一环绕的第一凹槽中断，在该第一凹槽中容纳一分开的第一密封圈。在所述活塞的球形分段和所述缸钻孔之间无法完全地排除一较小的间隙。因此，那里的密封应通过所述第一密封圈来改善。该密封圈可以例如根据DE 10 2009 018 297 A1来构造。为了一最佳的密封重要的是，所述第一密封圈特别近地布置在所述活塞的球形分段旁。同时，所述第一凹槽不允许伸入到所述球形分段中，因为否则的话，所述球形分段在所述缸钻孔上的贴靠会被破坏。这导致了在所述缸钻孔上的提高的磨损。通过所建议的所述第一密封圈的布置，通过所述球形分段防止了该第一密封圈受到加压流体中的污渍的损坏。

所述活塞的圆锥形分段可以被一环绕的第二凹槽中断，在该第二凹槽中容纳一分开的第二密封圈，其中，所述第二密封圈布置在所述第一密封圈的背离所述球形分段的一侧。通过所述第二密封圈，进一步改善了在所述缸钻孔和所述活塞之间的密封。

所述球形分段的宽度可以在2和8mm之间。该宽度在申请人的实验中被证明是有利的。

在所述活塞的第一端部上，可以布置所述球窝关节的球头，其中，所述球头的中心和所述活塞的球形分段之间的间距为80mm和140mm之间。该间距在申请人的实验中被证明是有利的。特别是所述密封圈与所述缸钻孔的重叠，确保了获得在所述轴向活塞机的每个位置中的密封功能。

附图说明

下面借助于附图示例性详细阐释本发明。其中：

图1 示出了根据本发明的轴向活塞机的纵截面；以及

图2 示出了按照图1的轴向活塞机的一个活塞的侧视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的轴向活塞机10的纵截面。该轴向活塞机10包括一壳体20，一驱动轴40关于一第一转轴41可转动地支承在所述壳体中。为此，在所述驱动轴40和所述壳体20之间安装一以圆柱滚子轴承为形式的第一转动轴承42以及一以圆锥滚子轴承为形式的第二转动轴承43。所述驱动轴40以一驱动轴头44从所述壳体20中伸出，该驱动轴头例如可具有一花键轴轮廓。在所述驱动轴头44的区域中，在所述驱动轴40和所述壳体20之间布置一径向轴密封圈45，由此在那里不会有加压流体、尤其是不会有液压油从所述轴向活塞机10中流出。

在与所述驱动轴头44对置的端部上，所述驱动轴40具有一法兰46。在那里，所述驱动轴40与多个活塞80连接，更确切地说，分别借助于一配属的球窝关节84。在此情况下，所述球窝关节84布置在所述第一转轴41旁边。

还设置一缸滚筒60，其针对每个活塞80都具有一圆柱形的缸钻孔62。所述缸滚筒的背离所述驱动轴40的端面63是球形凹入地弯曲的，其中，其在一匹配的第一端面31上贴合在一控制盘30上。在所述缸滚筒60和所述控制盘30之间的嵌接形成一流体静力的滑动轴承，经由其，所述缸滚筒60关于一第二转轴61可转动地支承。所述第二转轴61通过一分开的轴承部分64来定义，该轴承部分借助于一球窝关节65嵌入到所述驱动轴40的法兰46中。在此情况下，所述球窝关节65布置在所述第一和第二转轴41；61的交点中。所述轴承部分64以一圆柱形分段嵌入到所述缸滚筒60的一匹配的圆柱形钻孔中，所述圆柱形钻孔关于所述第二转轴61同心地布置。在所述轴承部分64和所述缸滚筒60之间在预应力下安装一弹簧66、尤其是一螺旋弹簧，从而将所述缸滚筒60朝所述控制盘30挤压。

所述控制盘30的第二端面32关于所述第一和第二转轴41；61的交点呈圆柱形地构造并且贴靠在所述壳体20的封闭板25上的一适配的圆柱面上。因此，所述缸滚筒60的第二转轴61可以相对于所述第一转轴41摆动。为此，在所述壳体20上设置一调整装置21，其例如可以液压地操作。所述调整装置21具有一可动的随动件24，该随动件嵌入到所述控制盘30中，从而该随动件可以关于所述壳体20移动。所述控制盘30的运动路程在此通过一第一和一第二端部止挡件22；23限定，所述第一和一第二端部止挡件以螺栓的形式构造，该螺栓旋入到所述壳体20中。在所述第一和第二转轴41；61之间的角度越大，则所述挤压容积、即所述轴向活塞机10的所有活塞80的行程容积的总和越大。

图2示出了按照图1的轴向活塞机的一个活塞80的侧视图，其中，所述轴向活塞机的所有活塞80都是相同地构造的。该活塞80具有一圆锥形分段86，其定义所述活塞80的中轴81。所述圆锥形分段86朝所述活塞的第一端部82逐渐变细。在所述活塞80的第一端部82上布置所述球窝关节的球头85，经由所述球窝关节，所述活塞80与所述驱动轴连接。所述球头85的中心在此布置在所述中轴81上。

在所述活塞80的与所述第一端部82对置的第二端部83上布置所述活塞的球形分段87。所述球形分段87的球直径与所述缸钻孔的钻孔直径相应，其中，所述球中心布置在所述中轴81上。所述圆锥形分段86无凸肩地并且无拐点地过渡到所述球形分段87中。所述球形分段87的宽度92例如为3mm。在所述球形分段87和所述球头85的中心之间的间距93例如为99.5mm。在所述活塞80的第二端部83上还设置一平坦的端面88，其垂直于所述中轴81取向。该端面88与所述球形分段87形成一拐角，在该拐角上设置一较小的半径89。

所述活塞80的圆锥形分段86被一第一凹槽和一第二凹槽中断，它们关于所述中轴81旋转对称地布置。在所述第一凹槽中容纳一第一密封圈90，其中，在所述第二凹槽中容纳一第二密封圈91。所述第一和/或第二密封圈90；91可以例如根据DE 10 2009 018 297 A1来构造，可以参考该文献的所有内容并且纳入到本申请的内容中。所述第一密封圈90以尽可能小的间距相邻于所述球形分段87布置。在极端情况下，所述第一凹槽的在图2中的右边缘形成所述圆锥形分段86和所述球形分段87之间的边界。在该情况下，通过所述球形分段86定义的锥体无凸肩地并且无拐点地过渡到所述球形分段87中。

附图标记列表

10 轴向活塞机

20 壳体

21 调整装置

22 第一端部止挡件

23 第二端部止挡件

24 随动件

25 封闭板

30 控制盘

31 控制盘的第一端面

32 控制盘的第二端面

40 驱动轴

41 第一转轴

42 第一转动轴承

43 第二转动轴承

44 驱动轴头

45 径向轴密封圈

46 法兰

60 缸滚筒

61 第二转轴

62 缸钻孔

63 缸滚筒的端面

64 轴承部分

65 轴承部分的球窝关节

66 弹簧

80 活塞

81 中轴

82 活塞的第一端部

83 活塞的第二端部

84 活塞的球窝关节

85 球头

86 圆锥形分段

87 球形分段

88 端面

89 半径

90 第一密封圈

91 第二密封圈

92 宽度

93 间距

Claims

1. 轴向活塞机（10）、尤其是泵或马达，具有一壳体（20）、一驱动轴（40）和一缸滚筒（60），其中，所述驱动轴（40）关于一第一转轴（41）能转动地支承在所述壳体（20）中，其中，所述缸滚筒（60）关于一第二转轴（61）能转动地支承，其中，所述缸滚筒（60）具有至少一个圆柱形的缸钻孔（62），在所述缸钻孔中线性能动地容纳一长形延伸的活塞（80），其中，所述活塞的第一端部（82）与所述驱动轴经由一球窝关节（84）连接，其中，所述活塞（80）具有一圆锥形分段（86），所述圆锥形分段朝所述第一端部（82）逐渐变细，其中，所述活塞（80）在与所述第一端部（82）对置的第二端部（83）上具有一球形分段（87），其中，通过所述球形分段（86）定义的锥体无凸肩地并且无拐点地过渡到所述球形分段（87）中，

其特征在于，所述活塞（80）在所述第二端部（83）上具有一平坦的端面（88），所述端面与所述球形分段（87）形成一个拐角。

2. 按照权利要求1所述的轴向活塞机，

其特征在于，在所述活塞的端面（88）和所述球形分段（87）之间的拐角可以具有一半径（89）或一倒棱。

3. 按照前述权利要求中任一项所述的轴向活塞机，

其特征在于，所述缸滚筒（60）由铸铁制成。

4. 按照权利要求3所述的轴向活塞机，

其特征在于，所述缸滚筒（60）在铸造方法中制成。

5. 按照权利要求3或4所述的轴向活塞机，

其特征在于，所述缸钻孔（62）具有一表面层，所述表面层相对于剩余的缸滚筒（60）具有一更高的硬度。

6. 按照前述权利要求中任一项所述的轴向活塞机，

其特征在于，所述活塞的圆锥形分段（86）相邻于所述球形分段（87）被一环绕的第一凹槽中断，在所述第一凹槽中容纳一分开的第一密封圈（90）。

7. 按照权利要求6所述的轴向活塞机，

其特征在于，所述活塞的圆锥形分段（86）被一环绕的第二凹槽中断，在所述第二凹槽中容纳一分开的第二密封圈（91），其中，所述第二密封圈（91）布置在所述第一密封圈（90）的背离所述球形分段（87）的一侧。

8. 按照前述权利要求中任一项所述的轴向活塞机，

其特征在于，所述球形分段（87）的宽度（92）为2和8mm之间。

9. 按照前述权利要求中任一项所述的轴向活塞机，

其特征在于，在所述活塞（80）的第一端部（82）上布置所述球窝关节（84）的球头（85），其中，所述球头（85）的中心和所述活塞的球形分段（87）之间的间距（93）为80mm和140mm之间。