CN110894824A - 用于轴向柱塞机的控制板和具有控制板的轴向柱塞机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使以斜轴结构形式构成的轴向柱塞机的液压静力的工作空间与轴向柱塞机的压力介质接头进行交替的压力介质连接的控制板，其中所述控制板具有横向于旋转轴线延伸的第一端面以及背离所述第一端面的第二端面，并且其中由所述第一端面朝所述第二端面的方向上延伸着至少一个第一空隙，所述第一空隙在第一端面中由肾形的第一控制汇入口界定，并且由所述第一空隙朝所述第二端面至少部分地构成至少一个直通空隙，并且其中所述第一空隙在所述肾形的控制汇入口的、沿着或者反向于旋转轴线的旋转方向布置的端部区段上具有第一壁体区段。此外，本发明涉及一种具有这样的控制板的、斜轴结构形式的轴向柱塞机。

Description

用于轴向柱塞机的控制板和具有控制板的轴向柱塞机

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的控制板和一种根据权利要求14所述的具有控制板的轴向柱塞机。

背景技术

公开文献EP 1 008 748 B1和EP 1 041 279 B1示出了具有能调节的排量的斜轴结构形式的轴向柱塞机。在此为了使机器的缸筒的液压静力的工作空间与机器的压力介质接头进行交替的压力介质连接而设置了能摆转的控制板。所述控制板被直通空隙穿过，所述直通空隙单个地或成组地分别固定地配属于轴向活塞的压力接头之一。从缸筒方面，直通空隙平行于缸筒的旋转轴线延伸。因此，直通空隙的内壁区段基本上成形为柱筒形。

在运行中，也就是说在缸筒旋转时，工作空间汇入口扫过直通空隙的控制汇入口，并且在工作空间上交替地出现压力交变并且以部分高的流速出现压力介质排出及吸入。在此可能出现湍流，所述湍流可能导致压力损失并且在不利的情况下导致气穴现象。

基本上，在这个高动态的区域中始终存在着提高压力交变的效率并且因此提高机器的效率的要求。

发明内容

相对于此，本发明的任务是提供一种具有较小的涡流和得到优化的流动特性的控制板。此外，所述任务在于，提供一种具有较低的流动损失的轴向柱塞机。

第一任务通过一种具有权利要求1的特征的控制板来解决，第二任务通过一种具有权利要求14的特征的轴向柱塞机来解决。

控制板和轴向柱塞机的有利的改进方案在权利要求2至13中并且在权利要求15中得到了描述。

控制板、特别是控制透镜（Steuerlinse）用于使尤其以斜轴结构形式构成的轴向柱塞机的液压静力的工作空间与其压力介质接头进行交替的压力介质连接，所述控制板具有横向于旋转轴线延伸的第一端面、特别是滑动面，所述第一端面尤其被设置用于以能滑动的方式与轴向柱塞机的能围绕着旋转轴线旋转的缸筒的端面相贴靠。此外，所述控制板具有背离第一端面的第二端面、特别是滑动面，所述第二端面尤其被设置用于与轴向柱塞机的连接件进行固定的或者能滑动的贴靠。在此，由第一端面朝第二端面的方向上延伸着所述控制板中的至少一个第一空隙，所述第一空隙在第一端面中由肾形的第一控制汇入口界定并且由所述第一空隙朝第二端面至少部分地构成至少一个直通空隙。第一空隙在此在肾形的控制汇入口的、沿着或者反向于旋转方向布置的端部区段上具有第一壁体区段。根据本发明，第一壁体区段至少部分地朝旋转轴线调整（anstellen）。

通过这种方式，控制汇入口及第一空隙的、在压力交变时经受特别高的流体动力的端部区段具有得到改进的流动特性和较小的湍流，由此在此降低了在该位置上的压力损失并且提高了效率。

为了使缸筒定心的目的，第一端面是球形体、尤其是球的部分表面，其中旋转轴线穿透球形体的极点。

在一种改进方案中，第一端面可能除空隙之外相对于旋转轴线旋转对称。

为了调节排量（Verdrängungsvolumen），在一种改进方案中设置了摆转轴线，控制板能够围绕该摆转轴线摆转。

摆转轴线优选法向于旋转轴线来伸展。尤其这两者彼此相交。

在一种改进方案中，第二端面是圆筒的部分表面或者它由多个圆筒的部分表面所组成，所述圆筒的纵轴线是摆转轴线。

第二端面能够具有恒定的横截面。

为了进行摆转，第二端面的横截面优选凸出地弯曲并且部分地围绕摆转轴线来伸展。

在一种改进方案中，控制板具有尤其圆筒形的轴承孔、特别是直通孔，所述轴承孔特别是与旋转轴线同心。尤其所述轴承孔被设置用于接纳轴颈，通过该轴颈能够传递用于摆转的操纵力。

在一种改进方案中，肾形的第一控制口在节圆区段的两侧延伸，所述节圆区段的圆中心与旋转轴线重合。

在一种改进方案中，肾形的控制口在布置有第一壁体区段的端部区段上具有弓形的边缘，该弓形的边缘的圆中心处于所述节圆区段上。

在一种改进方案中，为了将湍流和压力损失保持低的水平，第一壁体区段至少以切线连续的、特别是曲率连续的方式来构造。

第一壁体区段的横截面能够布置在平面中，所述平面的法线是旋转轴线。

横截面能够是椭圆区段或者尤其是具有相同半径的弓形。作为替代方案，横截面能够具有不同的半径。在这种情况下，半径优选连续地变化。

横截面的圆中心的总和能够构成尤其是切线连续的或曲率连续的曲线。曲线的切线在此至少部分地倾斜于旋转轴线。曲线能够是3D曲线、布置在一个平面中的曲线或直线。

在一种优选的流动优化的改进方案中，由第二端面朝第一端面的方向上延伸着配属于至少一个第一空隙的第二空隙。所述第二空隙优选由在第二端面中构成的长孔形的第二控制汇入口界定。由第二空隙特别是与第一空隙一起优选至少部分地构成直通空隙。在此，优选为每个第一空隙分配了相应地构成的第二空隙。第二空隙尤其横向于摆转轴线来延伸，从而为所有摆转角度来保证压力介质连接。

在一种改进方案中，连续的曲线如此倾斜于旋转轴线来延伸，使得第一壁体区段一直延伸到所分配的第二空隙。

在一种改进方案中，第一壁体区段从第一端面朝第二端面的方向连续地变细并且/或者第一壁体区段的横截面的直径从第一端面朝第二端面的方向连续地减小。所述变细或减少能够线性地或递减地或渐进地进行。作为替代方案，所述变细或减小能够朝相反的方向进行。

在一种优选的改进方案中，所述至少一个第一空隙与为其分配的第二空隙构成相交部（Verschneidung）。尤其两个空隙为此而构造得足够深。

所述相交部尤其能够与运行条件或流动条件相匹配，在一种改进方案中能够至少部分地构造为尖棱的和/或经过倒圆的结构。相交面能够以切线连续的、特别是曲率连续的方式来构造。此外，相交部能够至少切线连续地、特别是曲率连续地与所述两个空隙中的至少一个空隙邻接。

在一种改进方案中，所述肾形的控制汇入口中的至少一个控制汇入口具有两个分别沿着旋转方向之一布置的端部区段。所述端部区段的、相应的能投影到法向于旋转轴线的平面中的边缘在此至少部分地布置在旋转轴线与所分配的第二空隙的能投影到所述平面中的近所述旋转轴线布置的边缘之间。

在一种改进方案中，第一空隙具有第二壁体区段，该第二壁体区段尤其完全地由肾形的第一控制汇入口界定。

在一种改进方案中，第二壁体区段至少部分地平行于旋转轴线或沿着旋转轴线柱筒形地延伸。在此，第一壁体区段与第二壁体区段尖棱地或倒圆地连接或相交。第二壁体区段的、沿着旋转轴线的方向的高度或长度在此在与第一壁体区段的连接区域中比肾形的第一控制口的、沿着相对于旋转轴线的径向方向的直径小了一个或两个数量级。

在一种改进方案中，第二空隙在长孔形的控制汇入口的、尤其沿着摆转方向布置的端部区段的区域中具有第三壁体区段，该第三壁体区段构造为沿着控制板的摆转轴线的径向方向凸出的结构。第三壁体区段优选至少部分地与第一壁体区段构成相交部。第三壁体区段能够至少部分地平行于摆转轴线来延伸。作为替代方案或补充方案，第三壁体区段能够为圆筒区段形，其中筒轴线平行于旋转轴线。

一种优选的改进方案具有两个第一和两个第二控制汇入口。优选这些控制汇入口关于由旋转轴线和节圆的布置在第一控制汇入口之间的顶点所展开的第一对称平面对称地构成并且/或者布置。然而，在此控制汇入口的尤其不对称地布置并且/或者构成的控制切口能够偏离对称性。

在一种改进方案中，控制板关于由旋转轴线展开的并且法向于第一对称平面的第二对称平面对称。在这里也能够考虑控制切口的已经提到的不对称性。

斜轴结构形式的轴向柱塞机具有控制板，该控制板根据前述权利要求中任一项来构成。此外，轴向柱塞机具有壳体，控制板以其第二端面在排量恒定的情况下固定地并且在排量能调节的情况下能滑动地贴靠在所述壳体上。在此，壳体或壳体的一个区段从控制板的直通空隙开始朝压力介质接头或者压力介质接头接纳部被至少一条压力介质通道穿过。所述压力介质通道优选具有所铸造的中间区段。

在一种改进方案中，压力介质通道具有至少一个通过切削加工方式制造的端部区段，所述端部区段指向直通空隙或压力介质接头。优选就这样制造了两个端部区段。

在一种改进方案中，中间区段以相对于轴向柱塞机的摆转平面或中心面调整的方式伸展。

在一种改进方案中，为了优化压力介质通道中的流动情况，中间区段关于所述压力介质通道的一个或者两个端部区段的各自的中轴线至少部分鼓起地与一个端部区段或者分别与两个端部区段邻接，使得中间区段关于端部区段在那里径向地得到加宽。

优选压力介质通道的端部区段沿着其各自的中轴线以恒定的、特别是圆形的横截面来延伸。

为了便于组装，壳体为多构件结构。在此它具有单独的连接板，控制板以其第二端面固定地或者能滑动地贴靠在所述连接板上。连接板被压力介质通道穿过并且拥有压力介质接头或者至少其接纳部。

压力介质通道的端部区段的一个或多个中轴线优选垂直于摆转轴线。

为每个第二个控制汇入口优选分配了这样的压力介质通道。

优选盲孔横向地汇入到每条压力介质通道中。

附图说明

按本发明的轴向柱塞机的和按本发明的控制板的各一种实施例在附图中示出。现在借助于这些附图来详细解释本发明。其中：

图1以在摆转平面中导引的纵截面示出了具有能摆转的控制板并且具有连接板的斜轴结构形式的轴向柱塞机，

图2以由摆转轴线展开的横截面示出了按照图1的连接板，

图3以朝缸筒侧的端面看的透视图示出了按照图1的控制板，

图4以朝面向连接板的端面看的透视图示出了按照图1和图3的控制板，

图5以俯视图示出了按照图3的控制板，

图6以垂直于缸筒的旋转轴线导引的横截面示出了按照图5的控制板，并且

图7a至8b示出了控制板的、法向于旋转轴线的横截面。

具体实施方式

根据图1，轴向柱塞机1以斜轴结构形式来构成并且设有能调节的排量，该轴向柱塞机具有壳体2，所述壳体则具有基本上盆形的壳体件4和用于将其封闭的连接盖6。在壳体件4中以能旋转地得到支承的方式接纳了驱动轴8。驱动轴具有端面的驱动轴法兰10，该驱动轴法兰抗扭转地与轴向柱塞机1的驱动机构12相连接。驱动机构12具有缸筒14，在该缸筒中构造了朝驱动轴法兰10敞开的、布置在节圆上的缸孔16。在缸孔16中分别以能平移运动的方式接纳了液压静力的工作活塞18。所述工作活塞的活塞头20分别以能摆转的方式被接纳在驱动轴法兰10的匹配的部分球形的空隙中（未示出）。中心活塞22以能旋转的并且在小范围内能平移运动的方式被接纳在缸筒14的中心的缸孔中，通过所述中心活塞缸筒14以能围绕着旋转轴线24旋转的方式得到了支承。缸筒14的背离驱动轴法兰10的球形凹入的端面26具有工作空间30的工作空间汇入口28，所述工作空间由工作活塞18和缸孔16限定。工作空间汇入口28在此能够通过按本发明的控制板31及其直通空隙（参见图3及以下附图）与连接板6的压力介质接头（未示出）置于交替的压力介质连接之中。

轴向柱塞机1的排量能够调节，这通过缸筒14和控制板31的围绕着摆转轴线32的可摆转性来实现。为此，设置了液压静力的调节机构34。由该调节机构铰接了轴颈36，所述轴颈嵌合到控制板31的中心的直通孔或者轴承孔38中。

控制板31具有与缸筒14的端面26相匹配的球形的第一端面40。由于两个所提到的端面的球形构造，缸筒14关于其旋转轴线24定心在控制板31上。从连接板6方面，控制板31具有大致圆筒区段形的第二端面42。

图2以如在图1中所限定的横截面A-A示出了连接板6。连接板6具有基本上矩形的横截面并且在面向按照图1的壳体内部空间44的一侧上具有用于接纳滑动轴承的基本上圆筒区段形的摆转轴承接纳部46。所述滑动轴承又被设置用于接纳按照图1的控制板31的第二端面42。在摆转轴承中，控制板31以能围绕着按照图1的摆转轴线32摆转的方式得到了支承。此外，连接板6具有缸孔48，在所述缸孔中，按照图1的调节机构34的调节活塞（未示出）以能轴向移动的方式得到导引。调节活塞与按照图1的轴颈36相耦合。为了将轴颈36从缸孔48一直穿引到控制板31的直通孔38中，摆转轴承接纳部46具有沿着摆转方向延伸的、长孔状的穿透空隙50。连接板6在外侧面上具有两个压力介质接头接纳部52、54，压力介质接头能够插入到所述压力介质接头接纳部中。

在探讨按照图2的连接板6的另一种设计方案之前，参照图3至图6对按本发明的控制板31进行描述。

在图3中以透视图示出的控制板31沿着缸筒14的、作为中轴线的旋转轴线24来延伸。在与旋转轴线24同心的情况下，控制板具有用于接纳按照图1的轴颈36的直通孔38。控制板31具有第一端面40，该第一端面具有在径向上布置在里面的球形的球区段和在径向上布置在外面的球形的球区段。这两个区段通过转换面（Umsteuerflächen）58来连接。转换面在此将两个肾形的第一控制汇入口60在流体方面彼此分开。第一控制汇入口60分别界定在第一端面40中构成的第一空隙62。控制汇入口60和第一空隙62等距地在相对于旋转轴线24同心布置的节圆64的两侧延伸。由第一空隙62朝第二端面分别部分地构成两个直通空隙。第一空隙62在其每个沿着节圆64的圆周方向布置的端部区段上具有第一壁体区段66，所述第一壁体区段根据本发明朝旋转轴线24调整。

换句话说，第一壁体区段66的切面朝旋转轴线24调整。

传统的第一空隙柱筒形地或者部分柱筒形地从第一端面一直延伸到另一侧的第二端面，与传统的第一空隙的传统的壁体区段相比，根据本发明调整的第一壁体区段66能够在更小的湍流和压力损失的意义上实现更为有利的流动特性。

第一空隙62以第二壁体区段68从第一端面40及其边界或控制汇入口60开始延伸，所述第二壁体区段平行于旋转轴线24并且因此柱筒形地伸展。第二壁体区段68在此完全地在第一控制汇入口60处延伸。

为了在转换时使压力峰值或压力冲击最小化，控制汇入口60在其端部区段的与旋转方向相关的顶点的区域中具有控制切口70、72。在按照图3的所示出实施例中，控制板31/轴向柱塞机1具有优选的运行象限，使得控制切口70、72不对称地构成。

第一空隙62分别通过相对于第一端面40并且相对于第二端面而降低的中间接片74被划分为两个子空隙。

图4以朝第二端面42看的透视图示出了按照前述附图的控制板31。第二端面围绕着摆转轴线32部分柱筒形地延伸并且具有横向于摆转轴线延伸的第二空隙76，所述第二空隙分别由长孔形的或纵槽形的第二控制汇入口78界定。

在此为每个第一空隙62分配了第二空隙76之一。

第二空隙76也分别通过中间接片74被划分成两个子空隙。通过这种方式，第一空隙62和第二空隙76的子空隙彼此构成相应的直通空隙。

在第二控制汇入口78的每个沿着摆转方向布置的端部区段上，第二空隙76分别具有第三壁体区段80，所述第三壁体区段朝旋转轴线24调整、相对于第二端面42以扁平角度下降。第三壁体区段80与按照图3的第一壁体区段66分别构成在所示出的实施例中尖棱的相交部82。

参照图3在那里示出了如下构成的连续的曲线84。每个第一壁体区段66在垂直于旋转轴线24的平面中具有节圆形的或弓形的横截面。该横截面的圆中心构成曲线84。曲线84在所示出的实施例中能够投影到节圆64上（参照图5）并且以恒定的调整角朝节圆64的平面调整。然而，与此不同的是，也能够考虑曲线84的线性的走势或具有可变曲率和可变调整角的走势。与此相对应，而后产生第一壁体区段66的其它形式。在有别于弓形的横截面的情况下，第一壁体区段66此外也能够由其他例如椭圆形的横截面构成。

根据图2中的截面A-A，以摆转轴承接纳部46的基部开始在中心面的两侧朝相应的压力介质接头接纳部52、54的方向分别延伸着压力介质通道84。关于中心面，压力介质通道84沿着这个方向主要发散地或者向外调节。另外，压力介质通道84的直径沿着这个方向连续地变宽。相应的压力介质通道84具有中间区段86，所述中间区段通过铸芯来制造。压力介质通道84的、汇入到摆转轴承接纳部46中的端部区段通过切削加工而设有圆筒形的内壁。这同样适用于压力介质接头接纳部52、54。中间区段84在相对于相应的压力介质接头接纳部52、54的过渡处关于中心面至少在外侧鼓起，使得其在径向上突出超过相应的接纳部52、54。在相对于朝摆转轴承接纳部46中的相应的汇入口的过渡处，关于中心面至少在里侧进行了同样的设置。两个鼓起都有助于压力介质流动情况的改进。

图7a至8b示出了法向于旋转轴线24的截面，所述截面示出了第一和第二壁体区段66、80以及相交部82的构造。

公开了一种用于尤其是斜轴结构形式的轴向柱塞机的控制板。控制板在此具有至少一个直通空隙。该控制板用于使轴向柱塞机的、扫过其的液压静力的工作空间与轴向柱塞机的固定的压力介质接头进行压力介质连接。在此，为了对流动情况进行优化，所述直通空隙的至少一个壁体区段朝旋转轴线调整。

此外，公开了一种具有这样的控制板的轴向柱塞机。

附图标记表：

1轴向柱塞机

2壳体

4壳体件

6连接板

8驱动轴

10驱动轴法兰

12驱动机构

14缸筒

16缸孔

18工作活塞

20球头

22中心活塞

24旋转轴线

26缸筒的端面

28工作空间汇入口

30工作空间

31控制板

32摆转轴线

34液压静力的调节机构

36轴颈

38直通孔

40第一端面

42第二端面

44壳体内部空间

46摆转轴承接纳部

48缸孔

50穿透空隙

52、54压力介质接头接纳部

58转换面

60肾形的第一控制汇入口

62第一空隙

64节圆

66第一壁体区段

68第二壁体区段

70、72控制切口

74中间接片

76第二空隙

78第二控制汇入口

80第三壁体区段

82相交部

84压力介质通道

86中间区段。

Claims (15)

1.用于使以斜轴结构形式构成的轴向柱塞机（1）的液压静力的工作空间（30）与轴向柱塞机的压力介质接头进行交替的压力介质连接的控制板，其中所述控制板（31）具有横向于旋转轴线（24）延伸的第一端面（40）以及背离所述第一端面（40）的第二端面（42），并且其中由第一端面（40）朝所述第二端面（42）的方向上延伸着至少一个第一空隙（62），所述第一空隙在第一端面（40）中由肾形的第一控制汇入口（60）界定，并且由所述第一空隙朝所述第二端面（42）至少部分地构成至少一个直通空隙，并且其中所述第一空隙（62）在所述肾形的第一控制汇入口（60）的、沿着或者反向于旋转轴线（24）的旋转方向布置的端部区段上具有第一壁体区段（66），其特征在于，所述第一壁体区段（66）以至少部分地朝旋转轴线（24）调整的方式延伸。

2.根据权利要求1所述的控制板，其中至少所述第一壁体区段（66）至少以切线连续的、特别是曲率连续的方式来构造。

3.根据权利要求1或2所述的控制板，具有所述第一壁体区段（66）的横截面，所述横截面布置在平面中，所述平面的法线是所述旋转轴线（24）。

4.根据权利要求3所述的控制板，其中所述横截面是具有相同半径或者不同半径的弓形。

5.根据权利要求3或4所述的控制板，其中所述横截面的圆中心构成连续的曲线（84）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的控制板，其中由所述第二端面（42）朝所述第一端面（40）的方向上延伸着配属于至少一个第一空隙（62）的第二空隙（76），由所述第二空隙至少部分地构成所述第二端面（42）中的长孔形的第二控制汇入口（78）以及所述至少一个直通空隙。

7.根据权利要求6所述的控制板，其中由所述至少一个第一空隙（62）与配属于其的第二空隙（76）构成相交部（82）。

8.根据权利要求7所述的控制板，其中所述相交部（82）至少部分地构造为尖棱状的和/或经过倒圆的结构。

9.根据前述权利要求中任一项所述的控制板，其中所述至少一个第一空隙（62）具有第二壁体区段（68），该第二壁体区段由所述肾形的第一控制汇入口（60）界定。

10.根据权利要求9所述的控制板，其特征在于，所述第二壁体区段（68）平行于旋转轴线（24）来延伸。

11.根据权利要求6或引用其的权利要求所述的控制板，其中所述第二空隙（76）在所述长孔形的控制汇入口（78）的沿着摆转方向布置的端部区段的区域中具有第三壁体区段（80），该第三壁体区段沿着所述控制板（31）的摆转轴线（32）的径向方向尤其构造为凸出的结构。

12.根据权利要求6或引用其的权利要求所述的控制板，具有两个第一控制汇入口（60）和两个第二控制汇入口（78），它们关于由所述旋转轴线（24）和节圆（64）的布置在所述第一控制汇入口（60）之间的顶点展开的第一对称平面对称。

13.根据权利要求12所述的控制板，所述控制板关于由所述旋转轴线（24）展开的并且法向于第一对称平面的第二对称平面对称。

14.斜轴结构形式的轴向柱塞机，具有根据前述权利要求中任一项所述的控制板（31），并且具有承载压力介质接头的壳体件（6），所述控制板（31）以其第二端面（42）固定地或能滑动地贴靠在所述壳体件上。

15.根据权利要求14所述的轴向柱塞机，其中所述压力介质通道（84）具有至少一个以切削加工方式制造的端部区段（52、54），所述端部区段指向所述第二控制汇入口（78）或者指向所述压力介质接头。

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