CN103850906A - 具有倾斜的缸钻孔的轴向活塞机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴向活塞机，尤其是泵或马达，具有一壳体、一驱动轴和一缸滚筒（60），其中，所述驱动轴关于一第一转轴（41）能转动地支承在所述壳体中，其中，设置一轴承体，所述轴承体关于一第二转轴（61）能转动地容纳在所述缸滚筒（60）中，其中，所述轴承体经由一第一球窝关节与所述驱动轴连接，其中，所述第一球窝关节的关节中心位于所述第一转轴（61）上，其中，所述缸滚筒（60）具有至少一个圆柱形的缸钻孔（62），在所述缸钻孔中能移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第二球窝关节连接。根据本发明，所述至少一个缸钻孔（62）倾斜于所述第二转轴（61）布置。

Description

具有倾斜的缸钻孔的轴向活塞机

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CH 206998 A中公开了一种斜轴式构造方式的轴向活塞机。当该轴向活塞机作为泵来运行时，其驱动轴、例如利用一电动马达被置于转动运动中，由此输送加压流体、尤其是液压油。当所述轴向活塞机作为马达运行时，输送处于压力下的加压流体，由此将所述驱动轴置于转动运动中。

所述驱动轴关于一第一转轴可转动地支承在一壳体中。在该壳体中布置一缸滚筒，其关于一第二转轴可转动，该第二转轴与所述第一转轴相交。在所述第一和第二转轴之间的角度可以固定地预设或者是可调整的。在所述缸滚筒中容纳一分开的轴承体，其关于所述第二转轴相对于所述缸滚筒可转动。所述轴承体经由一第一球窝关节与所述驱动轴连接，该球窝关节的关节中心位于所述第一转轴上。所述缸滚筒具有多个圆柱形的缸钻孔，它们以恒定的间距平行于所述第二转轴布置。在所述缸钻孔中分别线性可动地容纳一长形延伸的活塞，其中，所述活塞的第一端部与所述驱动轴经由一第二球窝关节连接。

在所述驱动轴和所述缸滚筒之间的转动随动经由所述活塞来转接。为此，所述活塞、尤其是其分开的活塞杆设有一圆锥形分段，从而所述活塞杆相对于所配设的缸钻孔可略微翻转。因此，所述驱动轴可以相对于所述缸滚筒以较少的角度一直来回运动，直至活塞杆间接地贴靠在所述缸滚筒上，从而出现在所述驱动轴和所述缸滚筒之间的转动随动。

该转动随动的缺点在于，所述缸钻孔通过所述随动力被过度地磨损。当所述缸滚筒由铸铁制成时，该问题特别严重。

发明内容

本发明的任务在于，使所述驱动轴和所述缸滚筒之间的转动随动力最小化，从而降低所述缸滚筒上的磨损或磨蚀。

根据独立权利要求，该任务通过如下方式解决，即至少一个缸钻孔倾斜地相对于所述第二转轴布置。在现有技术中，所述缸钻孔毫无例外地平行于所述第二转轴布置，虽然这种轴向活塞机已经公开了70多年。因此，发明人必须克服该偏见，以便达到所建议的解决方案。已经以令人惊奇的方式证明了，特别小的倾斜角就能导致所述转动随动力的大大的减小。这对于本领域技术人员而言是不可预料的。

在从属权利要求中给出了本发明的有利改进和改善。

所述第二转轴和所述至少一个缸钻孔之间的倾斜角可以为0.4°和3°之间并且优选为0.6°和1.2°之间。申请人的实验已经证明，刚好在该倾斜角中得出了在所述活塞和所述缸钻孔之间的最佳的接触比。特别是在所述活塞和所述缸钻孔之间的接触点中的力近似准确地切向地取向。

所述的力实际上不具有径向分量，该径向分量仅引起所述缸钻孔的提高的负载，而不会提高所传递的转矩。

所述缸钻孔的中轴可以在所述缸滚筒的与所述驱动轴背离的一侧与所述第二转轴相交。只有在所述缸钻孔的倾斜方向的情况下才得出所述转动随动力的所希望的最小化，但不是在相反的倾斜方向上。

可以设置多个缸钻孔，它们都以相同的倾斜角倾斜于所述第二转轴布置。优选地考虑，所述缸钻孔旋转对称地关于所述第二转轴布置。由此得到了所述轴向活塞机的特别高的运转平稳性。

所述活塞可以具有一圆锥形分段，其朝所述活塞的第一端部逐渐变细，使得其在所述驱动轴的至少一个转动位置中，至少间接地，线形地支撑在所配属的缸钻孔上。优选地考虑，所述圆锥形分段直接地线形地接触所述缸钻孔。通过所述圆锥形分段的线形的支撑，将所述转动随动力分布到一更大的表面上，从而降低了表面压力。结果导致所述缸钻孔上的磨损也降低。

所述活塞可以具有一件式的基体，其在第一端部上具有所述第二球窝关节的球头，其中，其在对置的第二端部上直接地贴靠在所配属的缸钻孔上。这种活塞比已知的具有一分开的活塞杆的活塞的成本低廉得多。优选所述基体在所述第二端部上设有至少一个活塞环，用以改善所述活塞和所述缸钻孔之间的密封。

所述圆锥形分段可以设置在所述基体上。这种活塞的成本特别低廉。

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；

图2 示出了具有一活塞的缸滚筒的纵截面；

图3 示出了根据图2中的直线A-A的截面视图；以及

图4 示出了相应于图3的截面视图，其中，所述缸钻孔与本发明相反平行于所述第二转轴取向。

具体实施方式

图1示出了一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第二球窝关节84。在此情况下，所述第二球窝关节84以间距相对于所述第一转轴41布置。

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60优选由铸铁制成，特别是由以下材料类型制成：EN-GJS-400-15、EN-GJS-400-18、EN-GJS-500-7和EN-GJS-600-3。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，该端面贴合在一控制盘30的一匹配的第一端面31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通过一分开的轴承体64来定义，该轴承体借助于一第一球窝关节65嵌入到所述驱动轴40的法兰46中。在此情况下，所述第一球窝关节65的关节中心布置在所述第一和第二转轴41；61的交点中。所述轴承体64以一圆柱形分段嵌入到所述缸滚筒60中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。因此，所述轴承体64关于所述第二转轴是可移动的并且关于所述缸滚筒60是可转动的。在所述轴承体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的交点呈圆柱形地凸起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。

所述缸钻孔62相对于所述第二转轴61的倾斜角如此之小，因此其在图1中不可见。

图2示出了具有唯一一个活塞80的缸滚筒60的纵截面。所述活塞80包括一件式的基体87，其由钢制成。在所述活塞的第一端部82上设置所述第二球窝关节的球头85，其中，相应的球中心位于所述活塞80的中轴81上。在所述球头85上联接一关于所述中轴81呈圆锥形的分段86，其朝所述第一端部82逐渐变细。在与所述第一端部82对置的第二端部83上，所述活塞具有一球形分段88，利用该球形分段，所述活塞贴靠在所述圆柱形的缸钻孔62上。在所述球形分段88和所述缸钻孔62之间的间隙设计成如此窄，从而使那里几乎无法通过加压流体。为了改善密封，可以在所述球形分段88的区域中，在所述基体87上安装分开的（未示出的）活塞环。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88中。在所述第二端部83上所述活塞80具有一平坦的端面88，其垂直于所述中轴81取向。

所述缸滚筒60例如设有九个圆柱形的缸钻孔62，在图2中仅可见一个。奇数个缸钻孔62是优选的。所述缸钻孔62的中轴68在所述缸滚筒60的背离所述驱动轴的一侧与所述第二转轴61相交，在图2中即在所述缸滚筒60的右侧。在所述缸钻孔62的中轴和所述第二转轴61之间的倾斜角67优选位于0.4°和3°之间的范围中，并且例如为0.6°或1.2°。在此情况下，所述倾斜角67优选如此选择，即其参考在图3中阐述的在所述活塞80的圆锥形分段86和所述缸钻孔62之间的接触比得出。在图2中为了更清楚起见，夸大地示出了所述倾斜角67。

图3示出了根据图2中的直线A-A的截面视图。所述截平面通过所述缸滚筒60的一平坦的端面来定义，该端面面向所述驱动轴。所述端面且因此所述截平面垂直于所述第二转轴61取向。

所述缸钻孔62以相对于所述第二转轴61相同的间距围绕所述第二转轴布置，其中，所述缸钻孔62的角度间距设计成彼此相同的。由于根据本发明的倾斜角，在图3中的缸钻孔62以两个圆的形式出现。其中，一个圆代表了所述缸钻孔62的完整可见的开口，而另一个圆代表了所述缸钻孔62的底面。其由于所述缸钻孔相对于所述开口的倾斜而相对于所述第二转轴61错开且因此部分地不可见并且相应地作为虚线展示。

当所述轴向活塞机完全为刚性时，仅唯一一个活塞80贴靠在所配属的缸钻孔62上，用以产生所述驱动轴和所述缸滚筒60之间的转动随动，相应的接触点在图3中以附图标记90表示。

在图3中描绘了在所述接触点90和所述第二转轴61之间的连接线92。此外，在所述接触点90中描绘了表面法线91，其通过所述活塞80的中轴81延伸。所述表面法线91相应于在所述活塞80和所述缸钻孔62之间传递的力的方向。在所述表面法线91和所述连接线92之间的角度93近似为90°，从而所述的力几乎不具有力分量，该力分量朝向所述连接线92作用且因此无助于所述转动随动的转矩传递。所述的力近似仅沿着切向起作用。

图4示出了相应于图3的截面视图，其中，所述缸钻孔62与发明相反平行于所述第二转轴61取向。这里，在所述连接线92和所述表面法线之间的角度93为大致30°。相应地，在所述接触点90中作用的力以系数k=1/sin30°=2更大。对于本领域技术人员而言不会预料到，所建议的所述缸钻孔62的小的倾斜会引起在所述活塞80和所述缸钻孔62之间的接触点90中的转动随动力的如此之大的减小。

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 轴承体

65 第一球窝关节

66 弹簧

67 缸钻孔的倾斜角

68 缸钻孔的中轴

80 活塞

81 中轴

82 活塞的第一端部

83 活塞的第二端部

84 第二球窝关节

85 球头

86 圆锥形分段

87 基体

88 球形分段

90 在活塞和缸钻孔之间的接触点

91 在接触点中的表面法线

92 在接触点和第二转轴之间的连接线

93 在表面法线和连接线之间的角度

Claims (7)

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，设置一轴承体（64），所述轴承体关于一第二转轴（61）能转动地容纳在所述缸滚筒（60）中，其中，所述轴承体经由一第一球窝关节（65）与所述驱动轴（40）连接，其中，所述第一球窝关节的关节中心位于所述第一转轴（61）上，其中，所述缸滚筒（60）具有至少一个圆柱形的缸钻孔（62），在所述缸钻孔中能移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（40）经由一第二球窝关节（84）连接，

其特征在于，所述至少一个缸钻孔（62）倾斜于所述第二转轴（61）布置。

2. 按照权利要求1所述的轴向活塞机，

其特征在于，所述第二转轴（61）和所述至少一个缸钻孔（62）之间的倾斜角（67）为0.4°和3°之间并且优选为0.6°和1.2°之间。

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，所述缸钻孔的中轴（68）在所述缸滚筒（60）的背离所述驱动轴（40）的一侧与所述第二转轴（61）相交。

4. 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，设置多个缸钻孔（62），所述缸钻孔都以相同的倾斜角（67）倾斜于所述第二转轴（61）布置。

5. 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，所述活塞具有一圆锥形分段（86），所述圆锥形分段朝所述活塞的第一端部（82）逐渐变细，使得所述圆锥形分段在所述驱动轴（40）的至少一个转动位置中，至少间接地，线形地支撑在所配属的缸钻孔（62）上。

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，所述活塞具有一件式的基体（87），所述基体在第一端部上具有所述第二球窝关节（84）的球头（85），其中，所述基体在对置的第二端部（83）上直接地贴靠在所配属的缸钻孔（62）上。

7. 按照权利要求6的引用权利要求5所述的轴向活塞机，

其特征在于，所述圆锥形分段（86）设置在所述基体（87）上。

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