CN106907317B - 斜轴结构方式的静液压轴向活塞机 - Google Patents

斜轴结构方式的静液压轴向活塞机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种斜轴结构方式的静液压轴向活塞机，具有围绕旋转轴线可旋转地布置在壳体内部的驱动轴，该驱动轴设置有驱动法兰，还具有围绕旋转轴线可旋转地布置在轴向活塞机的壳体中的缸筒，其中，缸筒设置有多个活塞缺口，在所述多个活塞缺口中分别以纵向可移位的方式布置有与驱动法兰连接的活塞，其中，活塞铰接式地固定在驱动法兰上，为了将活塞铰接地固定在驱动法兰上，分别设置有球关节连接，该球关节连接由驱动法兰端面中的空心球形接收壳和活塞上的球头形成，其中，空心球形接收壳在驱动法兰端面中以大于180度包覆球头地实施，并且在驱动法兰端面上构造有限制空心球形接收壳的倒棱。限制空心球形接收壳的倒棱相对于空心球形接收壳径向向外移位。

Description

斜轴结构方式的静液压轴向活塞机
技术领域
本发明涉及一种斜轴结构方式的静液压轴向活塞机，具有围绕旋转轴线可旋转地布置在壳体内部的驱动轴，该驱动轴设置有驱动法兰，并且具有围绕旋转轴线可旋转地布置在轴向活塞机壳体内部的缸筒，其中，该缸筒设置有多个活塞缺口，在这些活塞缺口中纵向可移位地分别布置有与驱动法兰连接的活塞，其中，活塞铰接式地固定在驱动法兰上并且为了活塞的铰接固定在驱动法兰上分别设置有球关节连接，该球关节连接由驱动法兰端面中的空心球形接收壳和活塞上的球头形成，其中，空心球形接收壳在驱动法兰端面中以大于180度包覆球头地实施并且在驱动法兰端面上构造有限制空心球形接收壳的倒棱。
背景技术
在斜轴结构方式的静压轴向活塞机中，在缸筒中纵向可移位地布置的活塞通常借助于球关节固定在驱动轴的驱动法兰上。在此活塞力通过活塞支承在位于驱动轴上的驱动法兰上，并且产生扭矩。在斜轴结构方式的轴向活塞机中需要将活塞铰接式地固定在驱动法兰上。为此使用球关节连接，该球关节连接由在驱动法兰端面中的空心球形接收壳和球头组成，该球头布置在活塞上并且装入到驱动法兰的接收壳中。因此，在斜轴结构形式的静压轴向活塞机中，为了将活塞力传递到驱动法兰上使用球关节，其中，在活塞的球头上布置、例如成形球，并且驱动法兰设置有接收球并因此接收活塞球头的空心球形接收壳。
在运行中，活塞的球头锁止在驱动法兰的相应接收壳中，以便在斜轴结构方式的轴向活塞机的运行中防止活塞从驱动法兰的接收壳中掉落。
为此由WO 2004/109107A1已知，压板与用于活塞球头和在穿口上成形的球冠的穿口通过活塞接合并且与驱动法兰拧紧。根据所需的压板(该压板由于球冠具有高的加工费用)和用于拧紧压板与驱动法兰的螺栓结构，这种轴向活塞机具有高的结构费用。
为了避免对于附加压板的结构费用，由DE 44 29 053 C1已知(由该文献公知一种斜轴结构方式的静液压轴向活塞机)，将活塞球头形状锁合地固定在空心球形接收壳中。对于活塞球头上的球与驱动法兰的接收壳之间的形状锁合实施以大于180度对空心球形接收壳的包覆，使得驱动法兰的接收壳包覆活塞球头上的球的球半圆。为了能够将具有球并且因而具有球头的活塞装入到驱动法兰的空心球形接收壳中，所述活塞的设置有球的球头设置有圆柱形面，例如通过削平或者加工球头，使得球头可以在确定的位置借助于圆柱形面导入到球冠形的接收壳中并且接着通过倾斜固定在接收壳中。在此简化了构件的制造并且得出具有球头的活塞在驱动法兰的接收壳中的简单装配。
在由DE 44 29 053 C1公知的斜轴结构形式的轴向活塞机中还在驱动法兰的端面上构造有限制空心球形接收壳的倒棱。在此空心球形接收壳被圆形开口限制，该圆形开口位于与驱动法兰端面平行并且在驱动法兰端面向面以小长度回缩的平面中。倒棱形成锥面，该锥面使空心球形接收壳的圆形开口与驱动法兰端面连接。因此，具有限制该空心球形接收壳的倒棱的空心球形接收壳形成在驱动法兰中的形状锁合的压紧部，通过该压紧部防止活塞掉落。
在由DE 44 29 503 C1已知的斜轴结构方式的轴向活塞机中，倒棱的中心点和空心球形接收壳的中心点相对于驱动法兰的旋转轴线具有相同的径向距离。因此倒棱在接收壳上对称地布置，使得在接收壳上在圆周方向上看得到相同大小的锥面。
根据斜轴结构方式的轴向活塞机的摆角和所需的驱动法兰接收壳的用于防止活塞的活塞头掉落的包覆，在由DE 44 29 503 C1已知的斜轴结构方式的轴向活塞机中在活塞的圆锥区段(通过该圆锥区段活塞布置在活塞缺口内部)与活塞的球头之间活塞设置有缩颈的圆柱形区段。活塞的圆柱形区段的直径通过球头在接收壳方面的包覆限制，以便在斜轴结构方式的轴向活塞机的运行中保证在活塞的圆柱形区段与在驱动法兰上的形状锁合的压紧部之间的相对应的通过。
尤其在具有大摆角的斜轴结构方式的轴向活塞机中得到活塞的缩颈的圆柱形区段的小直径，以便保证在活塞与在驱动法兰上的形状锁合的压紧部之间的相对应的通过。
在斜轴结构方式的轴向活塞机运行中，通过部件的内部和外部的激励出现在驱动法兰与缸筒之间的旋转振动，它们由于具有圆锥区段的活塞的实施由原理决定地相互具有相对旋转间隙。通过活塞实现在驱动法兰与缸筒之间的这种旋转振动的力传递。因为活塞的缩颈的圆柱形区段表示为活塞最弱的点，因此活塞在圆柱形区段上在向球头和圆锥区段的过渡段上承受高负荷。在相对小的活塞圆柱形区段直径的情况下，这可能导致活塞断裂并由此导致轴向活塞机失效。
发明内容
本发明的任务是，提供一种上述类型的斜轴结构方式的静液压轴向活塞机，在该轴向活塞机中可以通过简单的方式提高活塞强度。
根据本发明，该任务由此实现，限制空心球形接收壳的倒棱向着空心球形接收壳径向向外移位。因此，在根据本发明的斜轴结构方式的轴向活塞机中，空心球形接收壳上的倒棱径向向外移位，该接收壳在驱动法兰上限制相应的空心球形接收壳。由此实现，在倒棱的径向外部区域中产生更大的锥面，并且通过倒棱从驱动法兰端面去除更多的材料。这能够在直径上增大活塞的圆柱形区段，由此可以提高活塞在由圆柱形区域形成的高负荷区域中的强度。因此可以降低由于驱动法兰和缸筒之间的旋转振动引起的活塞断裂和轴向活塞机失效的危险。
如果根据本发明的有利结构方式，倒棱的中心点在空心球形接收壳的中心点关于驱动法兰的旋转轴线径向向外地间隔开，则可以通过简单的方式实现限制空心球形接收壳的倒棱径向向外的移位。
活塞适宜地具有圆锥区段，活塞通过该圆锥区段布置在活塞缺口内部，其中，在圆锥区段与球头之间构造有圆柱形区段。
为了能够将具有在球头上构成的球的活塞装入到驱动法兰的空心球形接收壳中，根据本发明的优选构型方式，球头设置有圆柱面，该圆柱面布置在球头的半圆区域中。
根据本发明的优选构型方式，轴向活塞机具有直到40度的摆角或者大于40度的摆角。由于在驱动法兰的空心球形接收壳上的倒棱径向向外移位而使得活塞圆柱形区段的直径增大，这能够实现的是，在足够高的活塞强度的情况下，在具有直到40度摆角或者大于40度摆角的轴向活塞机中仍保证活塞与驱动法兰上的形状锁合压紧部之间的相应的通过。
附图说明
参照在示意图中所示的实施例详细解释本发明的其它优点和细节。在此示出
图1现有技术的斜轴结构方式的轴向活塞机的纵向剖面图，
图2现有技术的斜轴结构方式的另一个轴向活塞机在活塞铰接式地固定在驱动法兰上的区域的局部视图，
图3根据本发明的斜轴结构方式的轴向活塞机在活塞铰接式地固定在驱动法兰上的区域的局部视图，
图4图3的局部视图，具有驱动法兰和空心球形接收壳，
图5根据本发明的轴向活塞机的具有驱动法兰的驱动轴的纵向剖面图，和
图6按照图5的视角A的驱动法兰端面俯视图。
具体实施方式
在图1中以纵向剖面图示出现有技术的斜轴结构方式的静液压轴向活塞机。构造为斜轴机的轴向活塞机1具有壳体2，设置有驱动法兰3的驱动轴4借助于支承装置5围绕旋转轴线6可旋转地支承在该壳体中。
缸筒7在轴向上与驱动法兰3相邻地布置在壳体2中，该缸筒围绕旋转轴线8可旋转地布置，设置有多个与缸筒7的旋转轴线8同心布置的活塞缺口9，在这些活塞缺口中分别可纵向移位地布置活塞10。
驱动轴4的旋转轴线6在交叉点SP与缸筒7的旋转轴线8相交。
缸筒7通过端面7a贴靠在设置有控制面11的控制体12上。在控制体12的控制面11与缸筒7的端面7a之间构造有滑动轴承，其中，缸筒7在斜轴机的运行中在缸筒7围绕旋转轴线8旋转时通过端面7a沿着围绕旋转轴线8抗扭转地布置在壳体2中的控制体12的控制面11滑动。
为了控制压力介质输入和排出到由活塞缺口9和活塞10形成的压缩室V中，在控制体12的控制面11中构造肾形的控制缺口，这些缺口形成轴向活塞机1的进入接口13和排出接口14。为了连接由活塞缺口9和活塞10形成的压缩室与布置在控制体12中的控制缺口，缸筒7在每个活塞缺口9上设置有控制开口15。
在图1中所示的轴向活塞机1构造为具有恒定排量的定量机。在定量机中，缸筒7的旋转轴线8关于驱动轴4的旋转轴线6的倾斜角是固定的。
缸筒7支承在通过球关节与驱动法兰3铰接的支承栓20上，其中，在支承栓20上还支承有弹簧21，该弹簧使缸筒7适配于设置有控制面11的控制体12。支承栓20与缸筒7的旋转轴线8同心地布置并且布置在缸筒7的相应接收孔22中。
在图1中，设置有驱动法兰3的驱动轴4借助于轴承装置5悬壁式地支承在壳体2中。轴承装置5包括两个滚动轴承5a、5b，这两个滚动轴承沿轴向方向布置在驱动法兰3和驱动轴4的从壳体2伸出来的轴端之间。驱动轴4在从壳体2伸出来的轴端上设置有扭矩传递器件23，例如楔齿部。滚动轴承5a在此布置为面向缸筒7。滚动轴承5b布置为面向驱动轴4的从壳体2伸出来的轴端。
活塞10分别铰接式地固定在驱动法兰3上。为此在各个活塞10与驱动法兰3之间分别构造有作为球形接头构造的球关节连接部30。球关节连接部30由活塞10的设置有球的球头10a和在驱动法兰3面向缸筒7的端面3b中的空心球形接收壳3a形成，具有球头10a的活塞10固定在所述空心球形接收壳中。
活塞10分别具有锥形区段10b，所述锥形区段带有构造为锥面的周面，活塞10通过该圆锥区段布置在缸筒7的活塞缺口9中。活塞10在圆锥区段10b和设置有球的球头10之间具有圆柱形区段10c。
为了活塞10相对于活塞缺口9的密封，在活塞10的圆锥区段10b上布置密封器件33、例如一个活塞环或者多个活塞环。
为了在图1的现有技术的轴向活塞机1中防止活塞10在轴向活塞机1运行中从驱动法兰3的接收壳3a中掉落，设置一压板35和多个专门适配于活塞10的球头10a的环37，所述压板具有用于活塞10的球头10a的穿口36。环37嵌入到一槽38中并且通过所述压板35保持在该槽38中，该槽构造在驱动法兰3的接收壳3a上。在此压板35借助于螺栓连接39固定在驱动法兰3上。
在图2中示出现有技术的斜轴结构方式的另一个轴向活塞机1在活塞10铰接式地固定在驱动法兰3上的区域中的局部视图。与图1相同的构件设置有相同的参考标记。图2的轴向活塞机1与图1的轴向活塞机1的不同之处在于压紧装置，通过该压紧装置防止活塞10在斜轴结构方式的轴向活塞机1运行中从驱动法兰3的空心球形接收壳3a中掉落。
在图2的轴向活塞机1中设置有形状锁合的压紧装置，在该压紧装置中空心球形接收壳3a在驱动法兰3的端面3b中以大于180度包覆活塞10的球头10a地实施。
通过大于180度的包覆(驱动法兰3的空心球形接收壳3a以所述包覆包围活塞10的球头10b)实现了，驱动法兰3的接收壳3a在活塞10的球头10b上包覆球的球半圆。为了可以将具有球和由此的球头10b的活塞10装入到驱动法兰3的空心球形接收壳3a中，活塞10的设置有球的球头10a设置有圆柱形面40，例如通过削平或者加工球头，使得球头10b在确定的位置中借助于圆柱形面40导入到球冠形的接收壳3a中，并且接着可以通过倾斜固定在接收壳3a中。圆柱形面40相对于球的半圆线45对称地布置在活塞10的球头10a上。
在图2的斜轴结构方式的轴向活塞机1中，还在驱动法兰3的端面3b上构造有限制空心球形接收壳3a的倒棱50。倒棱50通过内棱边产生限制空心球形接收壳3a的圆形开口51，该圆形开口位于平行于驱动法兰3的端面3b并且相对于驱动法兰3的端面3b以小尺度回缩的平面E1中。圆形开口51的直径小于活塞10的球头10a的球直径。倒棱50形成锥面52，该锥面将空心球形接收壳3a的圆形开口51与驱动法兰3的端面3b连接。因此具有限制该空心球形接收壳的倒棱50的空心球形接收壳3a在驱动法兰3中形成形状锁合的压紧部，通过该压紧部防止活塞10掉落。
在图2的斜轴结构方式的轴向活塞机1中，倒棱50的中心点MP1和空心球形接收壳3a的中心点MP2相对于驱动法兰3的旋转轴线6沿径向方向R具有相同的径向距离。因此倒棱50在接收壳3a上对称地布置，使得在接收壳3a上(在圆形开口51的周向上看)得出相同大小的锥面52。
由于斜轴结构方式的轴向活塞机1的摆角α和所需的驱动法兰3接收壳3a的包覆，为了防止活塞10的活塞头10a掉落，在图2的斜轴结构方式的轴向活塞机1中，活塞10在活塞10的圆锥区段10b(活塞10通过该圆锥区段布置在缸筒9的活塞缺口9内部)与活塞10的球头10a之间设置有缩颈的圆柱形区段10c。活塞10的圆柱形区段10c的直径D1通过接收壳3a上的锥面52限制，以便在轴向活塞机1运行中保证活塞10的圆柱形区段10c与驱动法兰3上的锥面52(该锥面形成形状锁合压紧部的一部分)之间的通过，并且避免活塞10通过圆柱形区段10c碰撞在驱动法兰3的锥面52上。
在图2中，现有技术的轴向活塞机1具有40度的摆角α。在这种大的摆角α中得到活塞10的缩颈的圆柱形区段10c的小直径D1，以便仍保证活塞10与驱动法兰3上的锥面52之间的相应的通过。
在斜轴结构方式的轴向活塞机1运行中，由于部件的内部和外部的激励导致在驱动法兰3与缸筒7之间的旋转振动，它们由于具有圆锥区段10b的活塞10的实施由原理决定地相互具有相对旋转间隙。借助于活塞10实现在驱动法兰3与缸筒7之间的该旋转振动的力传递。因为活塞10的缩颈的圆柱形区段10c为活塞最弱的点，因此活塞10在圆柱形区段10c上在向球头10a和圆锥区段10b的过渡段上承受高负荷。在相应小的活塞10的圆柱形区段10b的直径D1的情况下，这可能导致活塞10断裂并由此导致轴向活塞机1失效。
在图3到6中示出根据本发明的轴向活塞机1。与图1和2相同的构件设置有相同的附图标记。图3到6的根据本发明的轴向活塞机1设置有与图2类似的用于活塞10的形状锁合的压紧装置，并且与图2的不同之处在于倒棱50的布置。
在图3到6的根据本发明的轴向活塞机1中，与图2类似地设置有形状锁合的压紧装置，在该压紧装置中空心球形接收壳3a在驱动法兰3的端面3b中以大于180度包覆活塞10的球头10a地实施。
通过大于180度的包覆9(驱动法兰3的空心球形接收壳3a以所述包覆包围活塞10的球头10b)实现了，驱动法兰3的接收壳3a在活塞10的球头10b上包覆球的球半圆。为了可以将具有球并且从而具有球头10b的活塞10装入到驱动法兰3的空心球形接收壳3a中，活塞10的设置有球的球头10a设置有圆柱形面40，例如通过削平或者加工球头，使得球头10b可以在确定的位置中借助于圆柱形面40导入到球冠形的接收壳3a中，并且接着可以通过倾斜固定在接收壳3a中。圆柱形面40关于球的半圆线45对称地布置在活塞10的球头10a上。
在图3到6的根据本发明的斜轴结构方式的轴向活塞机1中，在驱动法兰3的端面3b上仍构造有限制空心球形接收壳3a的倒棱50。
如同在图3、4和6中详细示出的那样，根据本发明的限制空心球形接收壳3a的倒棱50(沿驱动法兰3的旋转轴线6的径向方向R看)相对于空心球形接收壳3a径向向外移位。因此，倒棱50偏心并且非中心地布置在接收壳3a上。
为此倒棱50的中心点MP1相对于空心球形接收壳3a的中心点MP2关于驱动法兰4的旋转轴线6沿径向方向R径向向外地以距离B间隔开。如在图6中详细示出的那样，在其中示出通过驱动法兰3的旋转轴线6并且含有中心点MP2的接收壳3a的中心平面ME，倒棱50的中心点MP1分别位于相应的接收壳3a的中心平面ME中。因此，倒棱50偏心并且非中心地布置在接收壳3a上。
向径向外侧移位的倒棱50通过内棱边产生限制空心球形接收壳3a的圆形开口51，该圆形开口位于平面E2中，该平面相对于驱动法兰3的端面3b所在的平面倾斜。圆形开口51的直径小于活塞10的球头10a的球直径。
向径向外侧移位的倒棱50形成锥面52，该锥面使空心球形接收壳3a的圆形开口51与驱动法兰3的端面3b连接。因此，具有限制接收壳的倒棱50的空心球形接收壳3a形成驱动法兰3中的形状锁合压紧部，通过该压紧部防止活塞10掉落。
如同在图6中详细示出的那样，由向径向外侧移位的倒棱50产生的锥面52在接收壳3a上沿圆形开口51的圆周方向看是不同大小的。倒棱50关于空心球形缺口3a沿径向向外的移位导致下述情况：与在径向外部区域、即背离旋转轴线6的区域中相比，缺口3a上的锥面52在径向内部区域、即面向旋转轴线6的区域中较小。
在空心球形缺口3a的径向外部区域中增大的锥面52能够实现的是，根据本发明的轴向活塞机1的活塞10的圆柱形区段10c的直径D2(该直径通过接收壳3a的锥面52限制)与根据图2的现有技术的轴向活塞机1的直径D1相比可以增大，以便在轴向活塞机1的运行中保证在活塞10的圆柱形区段10c与驱动法兰3上的形成形状锁合压紧部的一部分的锥面52之间的通过，并且避免活塞10以柱形区段10c碰撞在驱动法兰3的锥面52上。
通过增加活塞10的圆柱形区段10c的直径提高活塞10在该区域上的强度。
在图3中，根据本发明的轴向活塞机1具有40度的摆角α。在这种大的摆角α中通过增大的直径D2得到活塞10在缩颈的圆柱形区段10c中提高的强度。
通过增大活塞10的圆柱形区段10c的直径D2和由此提高的活塞10强度，根据本发明的斜轴结构方式的轴向活塞机1可以用于增大的内部和外部激励，这些激励引起驱动法兰3与缸筒7之间的旋转振动。
根据本发明的轴向活塞机1可以构造为泵或马达。根据本发明的轴向活塞机1可以构造为具有恒定压缩容积的定量机或者构造为具有变化的压缩容积的变量机。

Claims (4)

1.斜轴结构方式的静液压轴向活塞机(1)，具有围绕旋转轴线(6)可旋转地布置在壳体(2)内部的驱动轴(4)，该驱动轴设置有驱动法兰(3)，所述斜轴结构方式的静液压轴向活塞机(1)还具有围绕旋转轴线(8)可旋转地布置在所述轴向活塞机(1)的壳体(2)中的缸筒(7)，其中，所述缸筒(7)设置有多个活塞缺口(9)，在所述多个活塞缺口中分别以纵向可移位的方式布置有与所述驱动法兰(3)连接的活塞(10)，其中，所述活塞(10)铰接式地固定在所述驱动法兰(3)上，为了将所述活塞(10)的铰接地固定在所述驱动法兰(3)上，分别设置有球关节连接(30)，该球关节连接由所述驱动法兰(3)的端面(3b)中的空心球形接收壳(3a)和所述活塞(10)上的球头(10b)形成，其中，所述驱动法兰(3)的端面(3b)中的所述空心球形接收壳(3a)实施为以大于180度包覆球头(10b)，在所述驱动法兰(3)的端面(3b)上构造有限制所述空心球形接收壳(3a)的倒棱(50)，其中，所述倒棱(50)设置在所述空心球形接收壳(3a)上，和限制所述空心球形接收壳(3a)的所述倒棱(50)相对于所述空心球形接收壳(3a)径向向外移位，所述倒棱(50)通过内棱边产生在空心球形接收壳(3a)上的圆形开口(51)，其中由所述倒棱(50)产生的圆形开口(51)位于平面E2中，该平面相对于驱动法兰(3)的端面(3b)所在的平面倾斜，以及所述倒棱(50)的中心点(MP1)相对于所述空心球形接收壳(3a)的中心点(MP2)关于所述驱动法兰(3)的所述旋转轴线(6)径向向外地间隔开，从而倒棱(50)偏心并且非中心地布置在所述空心球形接收壳(3a)上。
2.根据权利要求1所述的静液压轴向活塞机，其特征在于，所述活塞(10)具有圆锥区段(10b)，所述活塞(10)通过该圆锥区段布置在所述活塞缺口(9)内部，其中，在所述圆锥区段(10b)与所述球头(10a)之间构造有圆柱形区段(10c)。
3.根据权利要求1或2所述的静液压轴向活塞机，其特征在于，所述球头(10b)设置有圆柱面(40)，该圆柱面布置在所述球头(10b)的半圆(45)区域中。
4.根据权利要求1或2所述的静液压轴向活塞机，其特征在于，所述轴向活塞机(1)具有直到40度的摆角(α)或者大于40度的摆角(α)。
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