DE102012015018A1

DE102012015018A1 - Hydrostatic axial piston machine in swash plate design, has adjusting piston, which is secured against rotation about its longitudinal axis and has cylindrically curved convex contact surface at its swivel plate-sided front side

Info

Publication number: DE102012015018A1
Application number: DE201210015018
Authority: DE
Inventors: Rainer Stölzer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-07-28
Filing date: 2012-07-28
Publication date: 2014-01-30
Also published as: CN103573572B; CN103573572A

Abstract

The hydrostatic axial piston machine has a housing (21) and a cylinder drum (4), which is rotatably mounted about an axis of rotation (9) in the housing interior. An adjusting piston (16), which is secured against rotation about its longitudinal axis (22), has a cylindrically curved convex contact surface (18) at its swivel plate-sided front side. The adjusting piston is attached to a flat support surface (26) of the swivel plate (12) through the contact surface. The adjusting piston is made of a hard non-ferrous metal or a non-ferrous metal containing alloy, such as brass or brass alloy.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise mit einem Gehäuse, in dessen Gehäuseinnenraum eine Zylindertrommel um eine Drehachse drehbar gelagert ist, in der mehrere, etwa axial verlaufende Zylinderbohrungen ausgebildet sind und in denen Kolben bewegbar geführt sind, die sich über Gleitschuhe an einer Schwenkscheibe abstützen, die von einer Verstelleinrichtung um eine quer zur Drehachse gerichtete Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, wobei die Verstelleinrichtung einen in dem Gehäuse etwa parallel zur Drehachse ausgebildeten Zylinder aufweist, in dem ein von einem hydraulischen Verstelldruck beaufschlagbarer Verstellkolben verschiebbar angeordnet ist, durch den die Schwenkscheibe auf ihrer den Kolben abgewandten Seite um die Schwenkachse schwenkbar beaufschlagbar ist.The invention relates to a hydrostatic axial piston machine in a swash plate design with a housing in the housing interior, a cylinder drum is rotatably mounted about an axis of rotation in which a plurality of, approximately axially extending cylinder bores are formed and in which pistons are movably guided, which slide shoes on a Supporting swivel disk, which is pivotally mounted by an adjusting device about a pivot axis directed transversely to the axis of rotation, wherein the adjusting device comprises a cylinder formed approximately parallel to the axis of rotation in the housing, in which an adjusting piston acted upon by a hydraulic adjusting pressure is displaceably arranged, through which the swash plate on its side facing away from the piston can be acted upon pivotable about the pivot axis.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Axialkolbenmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen einfachen, wenige Bauteile aufweisenden Aufbau bei guter Haltbarkeit über die vorgesehene Lebensdauer besitzt.The object of the invention is to provide an axial piston machine of the type mentioned, which has a simple, few components having structure with good durability over the intended life.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der gegen ein Verdrehen um seine Längsachse gesicherte Verstellkolben an seiner schwenkscheibenseitigen Stirnseite eine um eine zur Schwenkachse parallele Achse zylinderartig konvex gewölbte Kontaktfläche aufweist, mit der der Verstellkolben an einer zur Schwenkachse annähernd radialen Abstützfläche der Schwenkscheibe in Anlage ist.This object is achieved in that the secured against rotation about its longitudinal axis adjusting piston on its pivot-side end face has a parallel to the pivot axis axis cylinder-like convex contact surface with which the adjusting piston to a pivot axis approximately radially supporting surface of the swash plate in abutment ,

Eine weitere Lösung der Aufgabe besteht darin, dass der Verstellkolben an seiner schwenkscheibenseitigen Stirnseite eine radial zu seiner Längsachse gerichtete Kontaktfläche aufweist, mit der der Verstellkolben an einer um eine zur Schwenkachse parallele Achse zylinderartig konvex gewölbten Abstützfläche der Schwenkscheibe in Anlage ist.A further solution of the problem is that the adjusting piston has on its pivot-side end face a radially directed to its longitudinal axis contact surface with which the adjusting piston on a parallel to the pivot axis axis cylinder-like convex support surface of the swash plate is in abutment.

Durch diese Ausbildung weisen die Verstelleinrichtungen in kostengünstiger Weise nur wenige, einfach ausgebildete Bauteile auf, deren Logistikaufwand auch gering ist. Bei beiden Ausführungen ist eine zylinderartig gewölbte Fläche mit Linienberührung an einer ebenen Fläche in Anlage, so daß bei geringen Reibwiderständen ein ebenfalls geringer Verschleiß an der zylinderartig gewölbten Fläche vorhanden ist.With this design, the adjustment in a cost effective manner only a few, simply trained components whose logistics cost is low. In both embodiments, a cylinder-like curved surface with line contact on a flat surface in abutment, so that at low frictional resistance also a low wear on the cylinder-like curved surface is present.

Dieser geringe Verschleiß, der nur zu einer Anflachung im Zehntelmillimeterbereich führt, wird durch ein automatisches Nachstellen des Verstellkolbens kompensiert, so daß keine Beeinträchtigung der Funktion erfolgt, wenn der Verstellkolben und der Zylinder einen geringeren Radius aufweisen als die zylinderartig gewölbte Fläche.This low wear, which only leads to a flattening in the tenth of a millimeter range, is compensated by an automatic readjustment of the adjusting, so that no impairment of the function takes place when the adjusting piston and the cylinder have a smaller radius than the cylinder-like curved surface.

Vorzugsweise erstreckt sich die Schwenkachse in einem Abstand zur Drehachse und ist in Bezug auf die Drehachse auf der der Längsachse des Verstellkolbens diametral gegenüberliegenden Seite angeordnet.Preferably, the pivot axis extends at a distance from the axis of rotation and is arranged with respect to the axis of rotation on the longitudinal axis of the adjusting diametrically opposite side.

Zur Minimierung der Gleitreibung zwischen der zylinderartig gewölbten Fläche und der ebenen Fläche kann der Verstellkolben zumindest an seinem schwenkscheibenseitigen Endbereich aus einem harten Buntmetall oder einer Buntmetall enthaltenden Legierung bestehen.In order to minimize the sliding friction between the cylinder-like curved surface and the flat surface, the adjusting piston can consist of a hard non-ferrous metal or a non-ferrous alloy, at least on its pivot-disk-side end region.

Dazu kann der Verstellkolben zumindest an seinem schwenkscheibenseitigen Endbereich aus Messing oder einer Messinglegierung bestehen.For this purpose, the adjusting piston may consist of brass or a brass alloy, at least on its swivel-disk-side end region.

Ist die zylinderartig konvex gewölbte Kontaktfläche des Verstellkolbens kreiszylindrisch konvex ausgebildet und ist die zylinderartig konvex gewölbte Abstützfläche der Schwenkscheibe kreiszylindrisch konvex ausgebildet, so ist deren Herstellung einfach durchführbar.If the cylinder-like convexly curved contact surface of the adjusting piston has a circular-cylindrical convexity and if the cylindrical-convexly curved supporting surface of the swivel disk has a circular-cylindrical convexity, then its manufacture is easy to carry out.

Zur Verdrehsicherung des Verstellkolbens kann in einfacher, leicht herstellbarer Ausbildung die Abstützfläche der Schwenkscheibe der Boden einer in der Schwenkscheibe ausgebildete Vertiefung sein, die einen von einem Kreisquerschnitt abweichenden Querschnitt aufweist und in die der an seinem schwenkscheibenseitigen Ende einen entsprechenden Querschnitt aufweisende Verstellkolben hineinragt.To prevent rotation of the adjusting, the support surface of the swash plate may be in a simple, easily produced training the bottom of a recess formed in the swash plate, which has a deviating from a circular cross-section and into which protrudes at its swivel plate side end a corresponding cross-section having adjusting piston.

Zur Begrenzung des Schwenkweges der Schwenkscheibe kann zumindest ein Anschlag an dem Gehäuse angeordnet sein.To limit the pivoting of the swash plate can be arranged at least one stop on the housing.

Vorzugsweise ist die Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ein Axialkolbenmotor in Schrägscheibenbauweise.Preferably, the axial piston machine is a swash plate design an axial piston motor in swash plate design.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below.

Es zeigenShow it

1 einen Längsschnitt einer Hälfte einer Axialkolbenmaschine und 1 a longitudinal section of a half of an axial piston machine and

2 eine perspektivische Darstellung eines Verstellkolbens der Axialkolbenmaschine nach 1. 2 a perspective view of an adjusting piston of the axial piston according to 1 ,

Die in 1 dargestellte hydrostatische Axialkolbenmaschine besitzt eine Antriebswelle 1, die über zwei Wälzlager 2 und 3 in einem Gehäuse 21 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 1 hat einen ersten Wellenabschnitt, der radial von einer Ausnehmung einer Zylindertrommel 3 umschlossen ist.In the 1 shown hydrostatic axial piston machine has a drive shaft 1 that have two rolling bearings 2 and 3 in a housing 21 is rotatably mounted. The drive shaft 1 has a first shaft portion, radially from a recess of a cylinder drum 3 is enclosed.

Ein zweiter Wellenabschnitt weist einen Außenverzahnungsbereich 5 auf, auf dem die Zylindertrommel 4 mit einer Innenverzahnungsbohrung 6 angeordnet ist. Über diese Zahnwellenverbindung ist die Zylindertrommel 4 von der drehbar antreibbaren Antriebswelle 1 um eine Drehachse 9 drehbar antreibbar.A second shaft section has an outer gear section 5 on top of which the cylinder drum 4 with an internal gear hole 6 is arranged. About this spline connection is the cylinder drum 4 from the rotatably driven drive shaft 1 around a rotation axis 9 rotatably driven.

Die Zylindertrommel 4 besitzt eine Mehrzahl von auf einem gemeinsamen Teilkreis liegenden Zylinderbohrungen, in denen jeweils ein Kolben 8 verschiebbar geführt ist. Dieser begrenzt gemeinsam mit der Zylinderbohrung 7 einen Arbeitsraum, dessen Volumen vom Kolbenhub abhängig ist.The cylinder drum 4 has a plurality of lying on a common pitch cylinder bores, in each of which a piston 8th slidably guided. This limits together with the cylinder bore 7 a working space whose volume depends on the piston stroke.

Eine dem Arbeitsraum entfernte Gelenkkugel 10 des Kolbens 8 ist gelenkig mit einem Kolbengleitschuh 11 verbunden. Dieser Kolbengleitschuh 11 liegt an einer gehäusefest angeordneten schwenkbaren Schwenkscheibe 12 an, wobei der Anstellwinkel der Stützfläche 13, an der die Kolbengleitschuhe 11 in Anlage sind und entlanggleiten können, einen bei einer Umdrehung der Zylindertrommel 4 ausgeführten Kolbenhub bestimmt.A joint ball removed from the working space 10 of the piston 8th is articulated with a piston sliding shoe 11 connected. This piston sliding shoe 11 is located on a fixed housing pivotable swivel plate 12 at, wherein the angle of attack of the support surface 13 at which the piston sliding shoes 11 are in abutment and can slide along, one on a revolution of the cylinder drum 4 executed piston stroke determined.

Eine Rückzugplatte 19 hält die Kolbengleitschuhe 11 in Anlage an der Stützfläche 13 der Schwenkscheibe 12.A retreat plate 19 Holds the piston sliding shoes 11 in contact with the support surface 13 the swash plate 12 ,

Auf der der Schwenkscheibe 12 abgewandten Seite besitzt die Zylindertrommel 4 eine Stirnwandung 14, mit der sie an einer am Gehäuse 21 abgestützten, drehfesten Verteilerplatte 15 in Anlage ist, die zwei Drucknieren auf demselben Teilkreis wie die Zylinderbohrungen aufweist. Die Drucknieren stehen während der Drehung der Zylindertrommel 4 alternierend mit einem Hochdruckkanal und einem Niederdruckkanal in Verbindung.On the swivel disk 12 opposite side has the cylinder drum 4 an end wall 14 with which they are connected to a housing 21 supported, non-rotatable distributor plate 15 in plant, which has two pressure kidneys on the same pitch circle as the cylinder bores. The print kidneys stand during the rotation of the cylinder drum 4 alternating with a high pressure channel and a low pressure channel in combination.

Die Schwenkscheibe 12 ist um eine nicht dargestellte Schwenkachse schwenkbar am Gehäuse 21 gelagert und in ihrer Schwenkstellung durch eine Verstelleinrichtung 20 einstellbar. Die Schwenkachse ist quer zur Drehachse 9 gerichtet und erstreckt sich in einem Abstand zur Drehachse 9. Die Schwenkachse ist auf der dem Verstellkolben 16 diametral gegenüberliegenden Seite der Drehachse 9 angeordnet.The swivel disk 12 is pivotable about a pivot axis, not shown, on the housing 21 stored and in its pivotal position by an adjustment 20 adjustable. The pivot axis is transverse to the axis of rotation 9 directed and extends at a distance from the axis of rotation 9 , The pivot axis is on the adjusting piston 16 diametrically opposite side of the axis of rotation 9 arranged.

Die Verstelleinrichtung 20 weist einen auf der der Zylindertrommel 4 entgegengesetzten Seite der Schwenkscheibe 12 in dem Gehäuse 21 ausgebildeten Zylinder 7 auf, der sich parallel zur Drehachse 9 der Zylindertrommel 4 erstreckt und in dem ein Verstellkolben 16 aus Buntmetall verschiebbar geführt ist. Der Verstellkolben 16 ragt mit seinem einen zur Schwenkscheibe 12 gerichteten Ende aus dem Zylinder 7 heraus. Das andere Ende des Verstellkolbens 16 ist von einem hydraulischen Verstelldruck beaufschlagbar, der über eine Verstelldruckleitung 17 im Gehäuse 21 dem Zylinder 7 zuführbar ist.The adjusting device 20 has one on the cylinder drum 4 opposite side of the swash plate 12 in the case 21 trained cylinder 7 on, which is parallel to the axis of rotation 9 the cylinder drum 4 extends and in which an adjusting piston 16 made of non-ferrous metal displaced. The adjusting piston 16 protrudes with his one to the swivel disk 12 directed end out of the cylinder 7 out. The other end of the adjusting piston 16 is acted upon by a hydraulic adjusting pressure via an adjusting pressure line 17 in the case 21 the cylinder 7 can be fed.

Das aus dem Zylinder 7 herausragende Ende des Verstellkolbens 16 weist einen reduzierten Durchmesser auf. An seiner schwenkscheibenseitigen Stirnseite weist der Verstellkolben 16 eine um eine zur Schwenkachse parallele Achse kreiszylindrisch konvex gewölbte Kontaktfläche 18 auf, die von zwei zueinander und zur Längsachse 22 des Verstellkolbens 16 parallelen Begrenzungsflächen 23 begrenzt ist. Die Begrenzungsflächen 23 erstrecken sich annähernd radial zur Drehachse 9. Die Längserstreckung der Kontaktfläche 18 ist quer zur Drehachse 9.That out of the cylinder 7 outstanding end of the adjusting piston 16 has a reduced diameter. At its swivel-plate-side end face, the adjusting piston 16 a circular-cylindrical convexly curved contact surface about an axis parallel to the pivot axis 18 on, of two to each other and to the longitudinal axis 22 of the adjusting piston 16 parallel boundary surfaces 23 is limited. The boundary surfaces 23 extend approximately radially to the axis of rotation 9 , The longitudinal extension of the contact surface 18 is transverse to the axis of rotation 9 ,

Mit dem Bereich seiner kreiszylindrisch konvex gewölbten Kontaktfläche 18 ragt der Verstellkolben 16 in eine Vertiefung 25 auf der der Zylindertrommel 4 abgewandten Seite der Schwenkscheibe 12. Die Vertiefung 25 weist zwei zueinander parallele Seitenwände auf, an denen der Verstellkolben 16 mit seinen Begrenzungsflächen 23 geführt und gegen Verdrehen um seine Längsachse 22 gesichert ist. Der Boden der Vertiefung 25 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eben und liegt in der gezeigten Maximalhubstellung der Schwenkwiege in einer Ebene, die senkrecht auf der Achse und der Verstellrichtung des Verstellkolbens 16. Alternativ kann ein ebener Boden der Vertiefung in der Maximalhubstellung der Schwenkwiege auch derart verlaufen, dass er in der Minimaihubstellung der Schwenkwiege bei ausgefahrenem Verstellkolben 16 in einer senkrecht auf der Achse des Verstellkolbens 16 stehenden Ebene liegt. Ist der Boden kreiszylindrisch konvex gewölbt, so kann die Wölbung so ausgebildet sein, dass die Achse des Verstellkolbens 16 in der Minimaihubstellung der Schwenkwiege senkrecht auf einer an der Kontaktlinie an die Wölbung angelegten Tangentialebene steht. Der Verstellkolben 16 ist dann in seiner ausgefahrenen Position keinen Kippkräften ausgesetzt.With the area of its circular cylindrical convex curved contact surface 18 the adjusting piston protrudes 16 into a depression 25 on the cylinder drum 4 opposite side of the swash plate 12 , The depression 25 has two mutually parallel side walls, on which the adjusting piston 16 with its boundary surfaces 23 guided and against rotation about its longitudinal axis 22 is secured. The bottom of the depression 25 is flat in the embodiment shown and is in the maximum stroke position of the pivoting cradle shown in a plane perpendicular to the axis and the adjustment of the adjusting piston 16 , Alternatively, a flat bottom of the depression in the maximum stroke position of the pivoting cradle can also run in such a way that it is in the minimal stroke position of the pivoting cradle when the adjusting piston is extended 16 in a direction perpendicular to the axis of the adjusting piston 16 standing level. If the bottom is circularly convexly curved, then the curvature can be designed so that the axis of the adjusting piston 16 is in the Minimaihubstellung the pivoting cradle perpendicular to a tangent plane applied to the contact line to the curvature. The adjusting piston 16 is then exposed in its extended position no tilting forces.

Die Kontaktfläche 18 liegt mit Linienberührung an dem ebenen Boden der Vertiefung 25 an, der eine Abstützfläche 26 bildet. Durch die Verdrehsicherung des Verstellkolbens 16 verbleibt die Linie der Linienberührung der Kontaktfläche 18 an der Abstützfläche 26 immer tangential zur Drehachse 9 die Längsachse 22 schneidend ausgerichtet.The contact surface 18 lies with line contact on the flat bottom of the recess 25 on, which is a support surface 26 forms. By the rotation of the adjusting piston 16 the line of line contact of the contact surface remains 18 on the support surface 26 always tangential to the axis of rotation 9 the longitudinal axis 22 aligned.

Wird der Zylinder 7 über die Verstelldruckleitung 17 von einem hydraulischen Verstelldruck beaufschlagt, so wird der Verstellkolben 16 aus der dargestellten Maximalhubstellung gegen die Schwenkscheibe 12 beaufschlagt und schwenkt diese um die Schwenkachse aus ihrer an einem ersten Anschlag 28 des Gehäuses 21 anliegenden Maximalhubstellung in eine an einem zweiten Anschlag 27 des Gehäuses 21 anliegende Minimalhubstellung.Will the cylinder 7 via the adjustable pressure line 17 acted upon by a hydraulic adjustment, so the adjusting piston 16 from the illustrated Maximalhubstellung against the swash plate 12 acted upon and pivots these about the pivot axis of her at a first stop 28 of the housing 21 adjoining Maximalhubstellung in one at a second stop 27 of the housing 21 adjoining minimum lift position.

Eine Rückstellung der Schwenkscheibe 12 in ihre Maximalhubstellung erfolgt selbsttätig, wenn die hydraulische Beaufschlagung des Verstellkolbens 16 mit dem Verstelldruck beendet wird. Hierbei ergibt sich ein resultierender axialer Ausschubdruck des Kolbens 8, der die Schwenkscheibe 12 in Richtung auf ihre Maximalhubstellung bis zur Anlage an dem ersten Anschlag 28 verschwenkt.A provision of the swash plate 12 in their Maximalhubstellung takes place automatically when the hydraulic actuation of the adjusting 16 is ended with the adjustment pressure. This results in a resulting axial extension pressure of the piston 8th that the swash plate 12 in the direction of their maximum stroke position until they touch the first stop 28 pivoted.

Claims

Hydrostatic axial piston machine in a swash plate design with a housing in the housing interior, a cylinder drum is rotatably mounted about a rotation axis in which a plurality of approximately axially extending cylinder bores are formed and in which pistons are movably supported, which are supported by sliding blocks on a swash plate, which is supported by a Adjusting device is mounted pivotably about a pivot axis directed transversely to the axis of rotation, wherein the adjusting device comprises a cylinder formed in the housing approximately parallel to the axis of rotation, in which an adjustable piston acted upon by a hydraulic adjusting piston is slidably disposed, through which the swash plate on its side facing away from the piston about the pivot axis is acted upon pivotable, characterized in that against rotation about its longitudinal axis ( 22 ) secured adjusting piston ( 16 ) on its swivel-disk-side end face, one around the swivel axis ( 24 ) parallel axis cylinder-like convex curved contact surface ( 18 ), with which the adjusting piston ( 16 ) on a flat, approximately radially to the pivot axis support surface ( 26 ) of the swash plate ( 12 ) is in plant.

Hydrostatic axial piston machine in a swash plate design with a housing in the housing interior, a cylinder drum is rotatably mounted about a rotation axis in which a plurality of approximately axially extending cylinder bores are formed and in which pistons are movably supported, which are supported by sliding blocks on a swash plate, which is supported by a Adjusting device is mounted pivotably about a pivot axis directed transversely to the axis of rotation, wherein the adjusting device comprises a cylinder formed in the housing approximately parallel to the axis of rotation, in which an adjustable piston acted upon by a hydraulic adjusting piston is slidably disposed, through which the swash plate on its side facing away from the piston can be acted upon pivotably about the pivot axis, characterized in that the adjusting piston has on its pivot-side end face a radially directed to its longitudinal axis contact surface, with which the adjusting piston to a it is about a parallel to the pivot axis axis cylinder-like convex curved support surface of the swash plate in abutment.

Hydrostatic axial piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that the pivot axis at a distance from the axis of rotation ( 9 ) and with respect to the axis of rotation ( 9 ) on the longitudinal axis of the adjusting piston ( 16 ) is arranged diametrically opposite side.

Hydrostatic axial piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting piston ( 16 ) consists of a hard non-ferrous metal or a non-ferrous metal alloy at least at its pivot-side end portion.

Hydrostatic axial piston machine according to claim 4, characterized in that the adjusting piston ( 16 ) consists at least at its pivot-side end portion of brass or a brass alloy.

Hydrostatic axial piston machine according to claim 1 and one of claims 3 to 5, characterized in that the cylinder-like convexly curved contact surface ( 18 ) of the adjusting piston ( 16 ) is circular-cylindrical convex.

Hydrostatic axial piston machine according to claim 2 and one of claims 3 to 5, characterized in that the cylinder-like convex curved support surface of the swash plate is circular-cylindrical convex.

Hydrostatic axial piston machine according to claim 1 and one of claims 3 to 6, characterized in that the support surface ( 26 ) of the swash plate ( 12 ) the bottom of a in the swash plate ( 12 ) formed recess ( 25 ), which has a deviating from a circular cross section and in which the cross section at its pivot-side end has a corresponding cross-section adjusting piston ( 16 ) protrudes.

Hydrostatic axial piston machine according to claim 8, characterized in that the depression ( 25 ) of the swash plate ( 12 ) has at least one straight extending side wall, on which a corresponding side wall at Schwenkscheibenseitigen end of the adjusting piston ( 16 ) is in plant.

Hydrostatic axial piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that for limiting the Swivel path of the swivel disc ( 12 ) at least one attack ( 27 . 28 ) on the housing ( 21 ) is arranged.

Hydrostatic axial piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that the axial piston machine in swash plate design is an axial piston motor in swash plate design.