CN115126672A - 具有由旋转对称的零件构成的球节的轴向柱塞机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴向柱塞机，其具有至少一个活塞（30），所述活塞（30）包括球节（50），其中，相应的球头（37）具有至少一个第一槽（33）和第一密封面（35），它们是旋转对称的。根据本发明，配属的球座（60）具有至少一个第二槽（63）以及第二密封面（65），它们是旋转对称的。

Description

具有由旋转对称的零件构成的球节的轴向柱塞机

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的轴向柱塞机。

背景技术

由DE 10 2006 019 884 B4已知轴向柱塞机，在该轴向柱塞机中，在缸筒中的活塞分别通过球节与驱动轴的法兰连接。所述球节包括球头，该球头被容纳在匹配的球座中。所述球座在承载区域中球形地构造，其中，该球座不设有槽或类似结构。与此相对，所述球头设有不同的槽。首先设置螺旋形的槽，所述螺旋形的槽将来自滑垫与所述球头之间的压力室的压力流体分布到全部的承载面上。以此，在全部的承载面上构成了流体静力滑移膜，所述流体静力滑移膜的遍布的压力与在所述压力室中的压力基本上相同。相应的压力区通过第一槽限定，所述第一槽是以所述活塞的中心轴线构成的第一轴线为基准旋转对称的，其中，所述螺旋形的槽汇入到所述第一槽中。在所述球头处的第一密封面直接与所述第一槽邻接，该第一密封面在所述球节的每个位置中密封地压在所述球座上。泄漏流经过这个密封接合部流入所述轴向柱塞机的壳体内部。

提及的螺旋形的槽的制造是昂贵的。本发明的任务在于，给出所述球节的更加成本有利的构造，所述构造相对于已知的解决方法基本上不降低所述球节的寿命。

发明内容

根据权利要求1提出，在所述球座处布置至少一个第二槽和第二密封面，其中，所述至少一个第二槽和第二密封面以第二轴线为基准旋转对称地构造，其中，所述第二密封面直接相邻于最外部的第二槽布置，其中，所述第二密封面布置在所述最外部的第二槽的背离所述压力室那侧上，其中，在第一轴线和第二轴线之间的每个可能的位置中，所述第一密封面和第二密封面在所述球头的整个外周上紧密地彼此贴靠，使得从所述压力室输送过来的压力流体能够从所述至少一个第一槽和至少一个第二槽中仅通过这个密封接合部泄漏出来。

提及的可能的位置涉及组装完成的轴向柱塞机，而不仅涉及与所述球节直接相关的零件。如果所述活塞是工作活塞，在所述第一轴线和第二轴线之间的可能的位置首先取决于所述缸筒的旋转位置。如果所述轴向柱塞机的挤压容积是可调节的，那么所述可能的位置取决于所述挤压容积的调节，等同取决于所述活塞是否是工作活塞或者调节活塞。

优选地，所述第一轴线平行或者近似平行于所述旋转轴线延伸。最外部的第一槽是布置在离所述压力室最远的第一槽。最外部的第二槽是布置在离所述压力室最远的第二槽。优选地，所述压力室通过在所述活塞中的孔与高压接通，其中，优选地，提及的孔与所述第一轴线同轴地延伸。优选地，所述轴向柱塞机具有高压接头和低压接头，其中，所述高压是在高压接头处的压力。优选地，所述第一密封面和/或第二密封面以摆动中心点为基准球形地构造。

在从属权利要求中给出本发明的有利的改造方案和改进方案。

能够设置，多个活塞相对于所述旋转轴线有间隔地被容纳在缸筒中，其中，所述活塞通过所述球节与控制器件如此联接，使得所述缸筒的旋转运动伴随对应的活塞的往复运动进行。在所述缸筒中的活塞也被称为工作活塞。活塞能够替代地或附加地是调节缸的组成部分，用该活塞能够调整所述控制器件的设置。这些活塞也被称为调节活塞。本发明对于在所述缸筒中高负载的活塞是特别有利的。

所述轴向柱塞机能够以斜盘式构造，其中，斜盘的控制器件由平的控制面构成，其中，所述球座是滑垫的组成部分，该滑垫在所述控制面上沿其滑动。在所述控制面与旋转轴线之间的限定行程容积的角度能够是恒定的或可调整的。所述轴向柱塞机能够以斜轴式构造。于是所述驱动轴和缸筒具有不同的旋转轴线，所述旋转轴线彼此相交，其中，所述控制器件由所述驱动轴的法兰构成，该法兰又构成了所述球节的球座。优选地，本发明在具有恒定的挤压容积的液压马达中应用，最优选地，所述液态马达以斜轴式构造。

能够设置，当所述第一轴线与第二轴线重合时，最外部的第一槽与最外部的第二槽彼此间隔。在此应当说明，只有在所述挤压容积能够被调节成零时，这个在完整安装的轴向柱塞机中的第一轴线与第二轴线之间的相对位置才能够被调节。若情况并非如此，则在从所述轴向柱塞机中拆卸出来的状态中观察所述活塞和配属的球座。当所述第一轴线与第二轴线重合时，在所述第一轴线与第二轴线之间的倾斜角根据定义为零度。

能够设置，当所述第一轴线与第二轴线重合时，最外部的第一槽布置在全部的第二槽的背离所述压力室的那侧上。以此，所述最外部的第一槽是限定承载区域的范围的槽，来自所述压力室的压力施加在该承载区域中。与此相对，所述第二槽产生在所述承载区域内的提及的压力的分布。

能够设置，当所述第一轴线和第二轴线之间的倾斜角超出预设的临界值时，最外部的第一槽和最外部的第二槽如此布置，使得它们彼此交叠。以此，在具有低流动阻力的压力室中的压力能够被引入到最外部的第一槽中。当所述倾斜角超出提及的临界值时，优选地，除了提及的交叠之外，在第一槽和第二槽之间发生其他的交叠。优选地，所述第一槽和第二槽的布局如此选择，使得在运行中尽可能多地产生交叠。

能够设置，当所述第一轴线和第二轴线之间的倾斜角超出提及的临界值时，至少一个第二槽的区段将所述压力室区段式地限制。以此，在具有低流动阻力的压力室中的压力能够被引入到提及的至少一个第二槽中。

能够设置，所述轴向柱塞机具有恒定的挤压容积，其中，所述第一轴线和第二轴线之间的倾斜角在所述缸筒的每个旋转位置中处在提及的临界值之上。以此，上面阐述的在所述第一槽和第二槽之间的交叠总是存在的，从而构成在承载区域中的理想的压力场。

能够设置，当所述第一轴线和第二轴线重合时，设置多个第一槽和/或多个第二槽，其中，全部的第一槽和第二槽不交叠地彼此并排地布置。当所述倾斜角超出提及的临界值时，以这个布局在所述第一槽和第二槽之间产生尽可能大量的交叠。

能够设置，当所述第一轴线和第二轴线重合时，沿所述第一轴线观察，至少一个第一槽和至少一个第二槽交替地彼此并排地布置。同样地，这个布局有利于使在所述第一槽和第二槽之间的交叠的数量最大化。

能够设置，通过最外部的第一槽限定的压力场设计成如此大，使得从所述活塞而来的、作用到所述球节上的力沿所述第一轴线的方向在70%与90%之间通过所述压力场流体静力地支撑。用本发明能够实现非常高的百分比，该百分比在所述球节处引起较低的磨损。优选地，剩余的力通过在所述球头和球座之间的机械接触支撑。优选地，其大小如此选择，使得在所述球头处的泄漏不引起过度的能量损失。

能够设置，所述活塞包括一件式的主体，该主体构成所述球头，其中，所述主体在其外侧处以所述第一轴线为基准完全地旋转对称地构造。优选地，所述主体借助成型工具，例如成型砂轮，进行最终加工，其中，所述主体的整体外形在一道工序中形成。除所述主体之外，所述活塞能够包括单独的密封圈。

能够设置，所述球座以所述第二轴线为基准完全旋转对称地构造。优选地，所述球座借助成型工具进行最终加工，其中，所述球座的整体内部形状在一道工序中形成。

应当理解的是，在不超出本发明范畴的前提下，以上提及的和以下待阐述的特征不仅能够在相应给出的组合中使用，而且能够在其他的组合中或者单独地使用。

附图说明

下面根据附图对本发明进行详细阐述。其中：

图1示出根据本发明的轴向柱塞机的横截面；

图2示出根据本发明的第一实施方式的球节，其中，第一轴线与第二轴线之间的倾斜角为零度；

图3示出根据图2的所述球节，其中，所述倾斜角不为零度；

图4示出根据本发明的第二实施方式的球节，其中，第一轴线与第二轴线之间的倾斜角为零度；以及

图5示出根据图4的所述球节，其中，所述倾斜角不为零度。

具体实施方式

图1示出根据本发明的轴向柱塞机10的横截面。所述轴向柱塞机10示例性地以斜盘式构造，其中，本发明也能够用于以斜轴式构造的轴向柱塞机。

所述轴向柱塞机10具有壳体13，在所述壳体中，驱动轴14以旋转轴线11为基准可旋转地被支承。所述驱动轴14从所述壳体13中伸出，其中，该驱动轴能够在那里例如与电动机或者内燃机建立旋转驱动连接。在所述壳体13之内，所述驱动轴14由缸筒12包围，在该缸筒中容纳多个能够沿所述旋转轴线11的方向移动的活塞30。所述缸筒12与所述驱动轴14例如通过花键轴啮合部（Keilwellenverzahnung）抗扭转地连接。优选地，彼此相同的活塞30围绕所述旋转轴线11均匀分布，并且相对于这个旋转轴线有间隔地布置，其中，所述活塞30分别地通过流体静力的滑垫23在平的控制面22处支撑斜盘21。控制器件20包括所述斜盘21以及在所述缸筒12中的活塞30的滑垫23。所述斜盘21以摆动轴线24为基准可摆动地在所述壳体13中被支承。优选地，所述摆动轴线24垂直于所述旋转轴线11延伸。如同上述那样，所述摆动轴线24能够相对于所述旋转轴线11有间隔地布置，其中，所述摆动轴线也能够与所述旋转轴线11相交。

此外，设置调节缸70，借助该调节缸能够使所述斜盘21以所述摆动轴线24为基准摆动，以便调节所述轴向柱塞机10的挤压容积。所述调节缸70同样包括带有滑垫23的活塞30，所述滑垫与活塞通过球节50联接，其中，所述滑垫23被支撑在所述控制面22处。所述调节缸70的不可动元件与所述壳体13固定地连接。

图2示出根据本发明的第一实施方式的球节50，其中，第一轴线与第二轴线之间的倾斜角53为零度。图3示出根据图2的所述球节，其中，所述倾斜角53不为零度。

所述球节50包括球头37，该球头由活塞30的主体39一件式地构成。上述活塞30具有以第一轴线31为基准的圆柱形的外周面32，所述外周面直接地构造在所述本体30处。所述活塞30容纳在所述缸筒（在图1中的编号12）的适配的流体密封的缸孔中，使得该活塞能够沿所述第一轴线31的方向线性移动。示出的活塞30不能够相对于所述缸孔倾斜。本发明也能够应用于能够相对于配属的缸孔倾斜的活塞，其中，在活塞与缸孔之间的密封接合部仅通过较短的区域实现，在该区域中优选地布置密封环。

上述活塞30是空心钻削的，使得工作腔15伸展到所述活塞30的内部。本发明也能够应用于实心的活塞，在该情况下，孔36为了供给所述压力室51而在所述活塞的整个长度上伸展。

图2和图3主要示出所述活塞30和其配属的滑垫66的纵剖面。为了能够使所述第一槽和第二槽33；63更易见，将所述球头37未剖切地示出。所述第一槽33简略示意性地以点线示出，其中，所述第二槽63以虚线示出。所述第一槽33以所述第一轴线31为基准旋转对称地构造，其中，该第一槽构造在所述球头37的外周面处。所述第一槽33具有例如半圆形的横截面形状。优选地，离开所述第一槽33，将所述球头37构造成理想的球形，其中，该球头在其指向所述第一轴线31的方向的端面处设有削平部38，以此来构造压力室51，提及的孔36汇入到该压力室51中。借此，在所述压力室51中作用着在所述活塞30的工作腔15中的压力，即至少有时非常高的压力或者高压。

当前，由于仅设置唯一的第一槽33，因此这个第一槽同时地构成所述最外部的第一槽34。根据定义，所述最外部的第一槽34是直接与第一密封面35邻接的第一槽33。在所述球头37处的第一密封面35和在所述球座60处的第二密封面65彼此紧密地贴靠。来自所述压力室51的压力流体通过对应的密封间隙流入到所述轴向柱塞机的内部，其中，在所述轴向柱塞机的内部典型地存在低压力。即所述高压在所述密封间隙中降低到低压。

特别地，与此相对地，在图3中所述最外部的第一槽34的左侧上作用着全部的高压。在所述球座60处的第二槽63对此负责，该第二槽在倾斜角53足够大的情况下交叠54所述第一槽33，其中，同时地所述第二槽与所述压力室51流体接通。特别地，所述第二槽63在图3中示出的位置中构成所述压力室51的内表面的部分。因此，在图3中以编号55标识的承载区域处两侧作用着高压，其中，所述第二槽63促使所述高压遍布到整个承载区域55上。所述承载区域的面积如此设计，使得相应的流体静力的压力场几乎支撑全部的力，所述力由在所述工作腔15中作用到所述活塞30上的压力引起。剩下的余力如此设计，使得尽可能少的流体流通过以上阐述的第一密封面和第二密封面35；65之间的密封接合部流出，然而所述流体流一定不为零。

当前，所述球座60由滑垫66构成，该滑垫以平的支撑面67贴靠在所述斜盘的控制面（图1中编号22）处。所述滑垫66具有第二轴线61，该第二轴线垂直于所述支撑面67取向，其中，所述球座60以所述第二轴线61为基准旋转对称地构造。所述第二轴线61与所述第一轴线31相交于摆动中点52。所述倾斜角53是在那里测量的所述第一轴线和第二轴线31；61之间的角，当所述第一轴线31与第二轴线61重合时，根据定义该角为零。当所述倾斜角53为零度时，所述第二槽63布置在所述第一槽33的背离所述缸筒（图1中编号12）那侧上，或者布置在图2中的所述第一槽33的左侧上。

在所述球座60处的第二槽63以所述第二轴线61为基准旋转对称地构造，其中，所述第二槽具有例如半圆形的横截面形状。所述第二密封面65直接与最外部的第二槽64邻接，其中，该第二密封面布置在最外部的第二槽64的背离所述压力室51的那侧上。

图4示出根据本发明的第二实施方式的球节50'，其中，第一轴线和第二轴线之间的倾斜角53为零。

图5示出根据图4的所述球节50'，其中，所述倾斜角53不为零。除了以下说明的区别之外，所述球节50'的第二实施方式与第一实施方式是相同的，由此，与此相关的请参阅图2和图3的实施方式。在图2至图5中，相同的部件或者对应的部件以相同的附图标记标识。

在所述球节50'的第二实施方式中，在所述球头37处设置两个第一槽33，所述两个第一槽沿着第一轴线31的方向彼此间隔。根据本发明的旋转对称造成所述两个第一槽33彼此平行地延伸。最外部的第一槽34是布置在离所述压力室51最远的第一槽33，其中，在那里所述第一密封面35直接地邻接，更确切地说，直接地邻接在所述最外部的第一槽34的背离所述压力室51的那侧上。

在所述球座60处设置两个第二槽63，所述两个第二槽沿着所述第二轴线61的方向彼此间隔。这两个第二槽彼此平行。在图4中示出的零度位置中，全部的第一槽和第二槽33；63彼此平行地延伸，其中，在提及的槽33；63之间不存在任何交叠。沿所述第一轴线或者沿叠合的第二轴线31；61观察，所述第一槽和第二槽31；61交替地布置。这个布置造成，在倾斜角53不为零的情况下，能够在所述第一槽和第二槽33；63之间产生例如三个交叠区域54（见图5）。借此能够更好地保证在整个承载区域55中，主要作用着在所述压力室51中的压力。

附图标记

10 轴向柱塞机

11 旋转轴线

12 缸筒

13 壳体

14 驱动轴

15 缸腔

20 控制器件

21 斜盘

22 控制面

23 滑垫

24 摆动轴线

30 活塞

31 第一轴线

32 圆柱形的外周面

33 第一槽

34 最外部的第一槽

35 第一密封面

36 孔（用于压力供应）

37 球头

38 削平部

39 主体

50 球节（第一实施方式）

50' 球节（第二实施方式）

51 压力室

52 摆动中点

53 第一和第二轴线之间的倾斜角

54 第一和第二槽之间的交叠区域

55 承载区域

60 球座

61 第二轴线

63 第二槽

64 最外部的第二槽

65 第二密封面

66 滑垫

67 支撑面

70 调节缸。

Claims (12)

1.轴向柱塞机（10），其具有能够以旋转轴线（11）为基准旋转的缸筒（12）和至少一个、沿着各自配属的第一轴线（31）线性运动的活塞（30），其中，所述缸筒（12）与驱动轴（14）旋转驱动地连接，其中，所述至少一个活塞（30）各自设有球节（50；50'），其中，所述球节（50；50'）包括球头（37），所述球头布置在所述活塞（30）处，其中，所述球头（37）容纳在匹配的球座（60）中，其中，第二轴线（61）由所述球座（60）的中轴线限定，其中，所述第一轴线与所述第二轴线（31；61）相交于所述球节（50；50'）的摆动中心点（52），其中，在所述球座（60）与所述球头（37）之间布置有压力室（51），该压力室（51）能够以高压加载，其中，所述第一轴线（31）穿过所述压力室（51）延伸，其中，在所述球头（37）处布置至少一个第一槽（33）和第一密封面（35），其中，所述至少一个第一槽（33）与所述第一密封面（35）以所述第一轴线（31）为基准旋转对称地构造，其中，所述第一密封面（35）直接与最外部的第一槽（34）邻接，其中，所述第一密封面（35）布置在提及的最外部的第一槽（34）的背离所述压力室（51）的那侧上，

其特征在于，在所述球座（60）处布置至少一个第二槽（63）和第二密封面（65），其中，所述至少一个第二槽（63）和所述第二密封面（65）以所述第二轴线（61）为基准旋转对称地构造，其中，所述第二密封面（65）直接相邻于最外部的第二槽（64）布置，其中，所述第二密封面（65）布置在所述最外部的第二槽（64）的背离所述压力室（51）的那侧上，其中，所述第一密封面和所述第二密封面（35；65）在第一轴线与第二轴线（31；61）之间的每个可能的位置中在所述球头（37）的整个外周上紧密地彼此贴靠，由此，从所述压力室（51）输送过来的压力流体能够从所述至少一个第一槽（33）和所述至少一个第二槽（63）中仅通过这个密封接合部泄漏出来。

2.根据权利要求1所述的轴向柱塞机（10），其中，多个活塞（30）相对于所述旋转轴线有间隔地被容纳在所述缸筒（12）中，其中，所述活塞（30）通过所述球节（50；50'）与控制器件（20）如此联结，使得所述缸筒（12）的旋转运动伴随对应的活塞（30）的往复运动进行。

3.根据上述权利要求中任一项所述的轴向柱塞机（10），其中，当所述第一轴线和第二轴线（31；61）重合时，所述最外部的第一槽（34）与所述最外部的第二槽（64）彼此间隔。

4.根据权利要求3所述的轴向柱塞机（10），其中，当所述第一轴线和所述第二轴线（31；61）重合时，所述最外部的第一槽（34）布置在全部的第二槽（64）的背离所述压力室（51）的那侧上。

5.根据权利要求3或4所述的轴向柱塞机（10），其中，所述最外部的第一槽（34）与所述最外部的第二槽（64）如此布置，使得当在所述第一轴线和第二轴线（31；61）之间的倾斜角（53）超出预设的临界值时，二者（34；64）交叠。

6.根据权利要求5所述的轴向柱塞机（10），其中，当在所述第一轴线与第二轴线（31；61）之间的所述倾斜角（53）超出提及的临界值时，至少一个第二槽（63）的区段将所述压力室（51）区段式地限制。

7.根据权利要求5或6所述的轴向柱塞机（10），其中，所述轴向柱塞机（10）具有恒定的挤压容积，其中，在所述第一轴线与所述第二轴线（31；61）之间的所述倾斜角（53）在所述缸筒（12）的每个旋转位置中位于提及的临界值之上。

8.根据上述权利要求中任一项所述的轴向柱塞机（10），其中，设置多个第一槽和/或多个第二槽（33；63），其中，当所述第一轴线和所述第二轴线（31；61）重合时，全部的第一槽和第二槽（33；63）不交叠地彼此并排地布置。

9.根据权利要求8所述的轴向柱塞机（10），其中，若所述第一轴线和所述第二轴线（31；61）重合，则沿所述第一轴线（31）观察，所述至少一个第一槽和所述至少一个第二槽（31；61）交替地彼此并排地布置。

10.根据上述权利要求中任一项所述的轴向柱塞机（10），其中，通过所述最外部的第一槽（34）限定的压力区设计成如此大，使得从所述活塞而来的作用到所述球节（50；50'）上的力沿所述第一轴线（31）的方向在35%与65%之间通过所述压力区流体静力地支撑。

11.根据上述权利要求中任一项所述的轴向柱塞机（10），其中，所述活塞（30）包括一件式的主体（39），该主体构成所述球头（37），其中，所述主体（39）在其外侧处以所述第一轴线（31）为基准完全地旋转对称地构造。

12.根据上述权利要求中任一项所述的轴向柱塞机（10），其中，所述球座（60）以所述第二轴线（61）为基准旋转完全地对称地构造。

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