DE102012214833A1 - Piston guide bush for an axial piston machine and axial piston machine with a piston guide bushing - Google Patents

Piston guide bush for an axial piston machine and axial piston machine with a piston guide bushing Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbenführungsbuchse, die zur Führung eines Arbeitskolbens einer hydraulischen Axialkolbenmaschine in ein Arbeitsräume ausbildendes Bauteil der Axialkolbenmaschine einzusetzen ist und auf ihrer Außenkontor zumindest eine umlaufende Vertiefung begrenzter axialer Abmessung aufweist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kolbenführungsbuchsen zu schaffen, die bei Verminderung der Gefahr von Buchsenbrüchen hoch beansprucht werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Außenkontur zumindest im Bereich der Vertiefung durch Umformen gefertigt ist. Die Erfindung betrifft auch eine hydraulische Axialkolbenmaschine mit einer Kolbenführungsbuchse.The invention relates to a piston guide bush, which is to be used for guiding a working piston of a hydraulic axial piston machine in a working space forming component of the axial piston and at least one circumferential recess has limited axial dimension on its Außenkontor. The invention has for its object to provide piston guide bushings that can be highly stressed while reducing the risk of bush breakages. This object is achieved in that the outer contour is made at least in the region of the recess by forming. The invention also relates to a hydraulic axial piston machine with a piston guide bushing.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenführungsbuchse für eine Axialkolbenmaschine, wobei die Kolbenführungsbuchse zur Führung eines Arbeitskolbens einer hydraulischen Axialkolbenmaschine in ein Arbeitsräume ausbildendes Bauteil der Axialkolbenmaschine einzusetzen ist und auf ihrer Außenkontor zumindest eine umlaufende Vertiefung begrenzter axialer Abmessung aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Axialkolbenmaschine mit einer solchen Kolbenführungsbuchse. The invention relates to a piston guide bushing for an axial piston machine, wherein the piston guide bushing for guiding a working piston of a hydraulic axial piston machine is used in a working space forming component of the axial piston machine and on its Außenkontor at least one circumferential recess of limited axial dimension. The invention also relates to an axial piston machine with such a piston guide bushing.

Aus der DE 100 23 849 B4 ist eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise bekannt, bei der in die Kolbenbohrungen einer Zylindertrommel Kolbenführungsbuchsen eingesetzt sind. In der Schrift werden Kolbenführungsbuchsen gezeigt, die in einem geringen Abstand zu ihrem sich tief in einer Kolbenbohrung befindlichen, inneren Ende an ihrer Außenkontur eine ringförmig umlaufende Nut aufweisen, von der eine Spiralnut ausgeht, die am anderen Ende einer Kolbenführungsbuchse frei in das Innere des Maschinengehäuse mündet. Spiralnut und ringförmig umlaufende Nut bewirken, dass der Arbeitsdruck in dem Spalt auf der Strecke vom inneren Ende der Kolbenführungsbuchse bis zu der ringförmigen Nut bis auf das Niveau des Gehäusedrucks abfällt und den Presssitz zwischen der Kolbenführungsbuchse und der Zylindertrommel nicht weiter unterwandert. From the DE 100 23 849 B4 is known an axial piston machine in swash plate design, in which piston guide bushings are inserted into the piston bores of a cylinder drum. In the document piston guide bushings are shown, which have at a small distance to its located deep in a piston bore, inner end on its outer contour an annular circumferential groove from which a spiral groove, the free at the other end of a piston guide bushing into the interior of the machine housing empties. Spiral groove and annular circumferential groove cause the working pressure in the gap on the distance from the inner end of the piston guide bushing to the annular groove drops to the level of the housing pressure and does not undermine the interference fit between the piston guide bushing and the cylinder drum.

Auch aus der DE 101 57 248 A1 ist eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise bekannt, bei der in die Kolbenbohrungen einer Zylindertrommel Kolbenführungsbuchsen eingesetzt sind. In der Schrift werden Kolbenführungsbuchsen gezeigt, die in einem Bereich, der sich während des Betriebs besonders erwärmt, auf ihrer Außenseite eine umlaufende Ausnehmung mit einem kreissegmentartigen Querschnitt aufweisen, die wegen dieses Querschnitt auch als Taillierung der Kolbenführungsbuchse bezeichnet wird. Damit soll ein Freiraum geschaffen werden, in den hinein sich die Buchse ausdehnen kann, wenn sie warm wird. Also from the DE 101 57 248 A1 is known an axial piston machine in swash plate design, in which piston guide bushings are inserted into the piston bores of a cylinder drum. In the document piston guide bushings are shown, which have in a region which is particularly warm during operation, on its outer side a circumferential recess with a circular segment-like cross-section, which is also referred to as waist of the piston guide bushing because of this cross-section. This is to create a free space into which the socket can expand when it warms up.

Es sind Buchsenbrüche aufgetreten, die aufgrund der Position bezüglich der Ausnehmungen auf den Außenseiten der Kolbenführungsbuchsen mit den Ausnehmungen in Verbindung gebracht werden. There have been bushing breaks brought into contact with the recesses due to the position relative to the recesses on the outsides of the piston guide bushes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kolbenführungsbuchsen zu schaffen, die bei Verminderung der Gefahr von Buchsenbrüchen hoch beansprucht werden können. The invention has for its object to provide piston guide bushings that can be highly stressed while reducing the risk of bush breakages.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kolbenführungsbuchse, die zur Führung eines Arbeitskolbens einer hydraulischen Axialkolbenmaschine in ein Arbeitsräume ausbildendes Bauteil der Axialkolbenmaschine einzusetzen ist und auf ihrer Außenkontor zumindest eine umlaufende Vertiefung begrenzter axialer Abmessung aufweist, dadurch gelöst, dass die Außenkontur zumindest im Bereich der Vertiefung durch Umformen gefertigt ist. This object is achieved with a piston guide bush, which is used to guide a working piston of a hydraulic axial piston machine in a working space forming part of the axial piston and on its Außenkontor at least one circumferential recess limited axial dimension, achieved in that the outer contour, at least in the recess Forming is made.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die bisher angewandte Herstellung der Ausnehmungen auf der Außenseite einer Kolbenführungsbuchse durch spanende Bearbeitung zu einem Durchtrennen des Faserverlaufs im Material und damit zu einer über die bloße Materialverringerung hinausgehende Schwächung des Materials geführt hat. Bei einer Herstellung durch Umformen dagegen wird der Faserverlauf nicht durchtrennt. Zusätzlich wird das Material beim Umformen verfestigt. Das Resultat ist eine höhere Beanspruchbarkeit. The invention is based on the finding that the hitherto applied production of the recesses on the outside of a piston guide bush by machining has led to a severing of the fiber flow in the material and thus to a weakening of the material beyond the mere reduction of material. In contrast, during production by forming, the fiber course is not severed. In addition, the material is solidified during forming. The result is a higher resistance.

Die Aufgabe wird auch durch eine hydraulische Axialkolbenmaschine mit einer Kolbenführungsbuchse gelöst, die zur Führung eines Arbeitskolbens in ein Arbeitsräume ausbildendes Bauteil der Axialkolbenmaschine einzusetzen ist und auf ihrer Außenkontor zumindest eine umlaufende Vertiefung begrenzter axialer Abmessung aufweist, wobei die Außenkontur zumindest im Bereich der Vertiefung durch Umformen gefertigt ist. Die Axialkolbenmaschine ist insbesondere eine solche in Schrägscheibenbauweise. The object is also achieved by a hydraulic axial piston machine with a piston guide bush, which is used to guide a working piston in a working space forming component of the axial piston and on its Außenkontor at least one circumferential recess of limited axial dimension, wherein the outer contour, at least in the region of the recess by forming is made. The axial piston machine is in particular such a swash plate design.

Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Kolbenführungsbuchse kann man den Unteransprüchen 2 bis 5 entnehmen. Advantageous embodiments of a piston guide bush according to the invention can be found in the dependent claims 2 to 5.

Gemäß Patentanspruch 2 wird die Außenkontur der Kolbenführungsbuchse zumindest im Bereich der Vertiefung durch Rollieren gefertigt. According to claim 2, the outer contour of the piston guide bush is made at least in the region of the recess by rolling.

Wenn die Kolbenführungsbuchse an ihrer Außenkontur eine ringförmige Taillierung mit, in axialer Richtung fortschreitend, kontinuierlich abnehmender und zunehmender Wandstärke hat, so wird die Taillierung bevorzugt durch Umformen, zum Beispiel durch Rollieren gefertigt. If the piston guide bushing has on its outer contour an annular waist with progressively decreasing and increasing wall thickness in the axial direction, the waisting is preferably produced by forming, for example by rolling.

Wenn die Kolbenführungsbuchse an ihrer Außenkontur eine Spiralnut und eine ringförmig umlaufende Auslaufnut aufweist, in die die Spiralnut mündet, so wird die Spiralnut bevorzugt durch Umformen, zum Beispiel durch Rollieren gefertigt. If the piston guide bushing has on its outer contour a spiral groove and an annular circumferential outlet groove into which the spiral groove opens, then the spiral groove is preferably produced by forming, for example by rolling.

Wenn die Kolbenführungsbuchse an ihrer Außenkontur eine Spiralnut und eine ringförmig umlaufende Auslaufnut aufweist, in die die Spiralnut mündet, so wird die Auslaufnut bevorzugt durch Umformen, zum Beispiel durch Rollieren gefertigt. If the piston guide bushing has on its outer contour a spiral groove and an annular circumferential outlet groove into which the spiral groove opens, the outlet groove is preferably produced by forming, for example by rolling.

Ein Ausführungsbeispiel einer hydrostatische Axialkolbenmaschine (Hydropumpe oder Hydromotor) mit erfindungsgemäßen Kolbenführungsbuchsen ist in den Zeichnungen dargestellt. Anhand dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert. An embodiment of a hydrostatic axial piston machine (hydraulic pump or hydraulic motor) with piston guide bushings according to the invention is shown in the drawings. Based on these drawings, the invention will now be explained in more detail.

Es zeigen Show it

1 einen Längsschnitt durch die Axialkolbenmaschine und 1 a longitudinal section through the axial piston machine and

2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1. 2 an enlarged section 1 ,

Die gezeigte Axialkolbenmaschine ist eine in Schrägscheibenbauweise mit einer Verstellbarkeit des Verdrängungsvolumens und besitzt ein Gehäuse mit einem topfförmigen Gehäuseteil 30 und einem Abschlussdeckel 31, der das Gehäuseteil 30 an der offenen Seite verschließt. Im Boden des Gehäuseteils 30 und in dem Abschlussdeckel 31 ist über Wälzlager 32 und 33 eine Triebwelle 35 gelagert, mit der verdrehsicher eine Zylindertrommel 10 verbunden ist. The axial piston machine shown is a swash plate design with an adjustability of the displacement and has a housing with a cup-shaped housing part 30 and a cover 31 which is the housing part 30 closes at the open side. In the bottom of the housing part 30 and in the end cap 31 is about rolling bearings 32 and 33 a shoot 35 stored, with the rotation against a cylinder drum 10 connected is.

Die Zylindertrommel 10 weist über ihren Umfang gleichmäßig verteilt eine Mehrzahl von zum Beispiel neun Kolbenbohrungen 11 auf, die gegen die Achse der Zylindertrommel leicht angestellt sind und zu einer am Boden des Gehäuseteils 30 verschwenkbar gelagerten Schrägscheibe 36 hin offen sind. Der Durchmesser einer Kolbenbohrung 11 ist in einem sich etwa über zwei Drittel der Gesamtlänge erstreckenden und am offenen Ende beginnenden Abschnitt größer als auf dem restlichen Drittel. The cylinder drum 10 has over its circumference evenly distributed a plurality of, for example, nine piston bores 11 on, which are slightly turned against the axis of the cylinder drum and to one at the bottom of the housing part 30 pivotally mounted swash plate 36 are open. The diameter of a piston bore 11 is greater in a section extending about two thirds of the total length and beginning at the open end than on the remaining third.

In den den größeren Durchmesser aufweisenden Abschnitt jeder Kolbenbohrung 11 ist eine Kolbenführungsbuchse 12 mit Presssitz eingesetzt, die mit ihrer einen, vorderen Stirnseite 13 etwa in Flucht mit der Mündung der Kolbenbohrung liegt und in der ein Verdrängerkolben 14 läuft, der sich über einen Gleitschuh 15 an der Schrägscheibe 36 abstützt. In the larger diameter portion of each piston bore 11 is a piston guide bush 12 used with press fit, with their one, front end 13 approximately in alignment with the mouth of the piston bore and in a displacement piston 14 running, which is about a sliding shoe 15 on the swash plate 36 supported.

Die Kolbenführungsbuchsen 12 sind an ihrer Außenseite mit verschiedenen Ausnehmungen versehen. Zunächst befindet sich in einem geringen Abstand zur vorderen Stirnseite 13 in einem Bereich der Kolbenführungsbuchse 12, in den der Wärmeeintrag besonders hoch ist, eine in einer Radialebene umlaufende Ausnehmung 20 mit einem kreissegmentförmigen Querschnitt, die auch als Taillierung bezeichnet wird. Durch diese Taillierung ist zwischen der Außenseite einer Kolbenführungsbuchse 12 und der Zylindertrommel 10 ein Freiraum geschaffen, in den hinein sich die Kolbenführungsbuchse bei Erwärmung ausdehnen kann. Dadurch wird das Spiel zwischen einem Verdrängerkolben 15 und einer Kolbenführungsbuchse 12 bei Wärmeeintrag nur wenig verringert, so dass immer ein hinreichend großes Kolbenspiel vorhanden ist. The piston guide bushes 12 are provided on their outside with different recesses. Initially, it is located at a short distance from the front end 13 in an area of the piston guide bushing 12 , in which the heat input is particularly high, a circumferential in a radial plane recess 20 with a circular segment-shaped cross section, which is also referred to as sidecut. Through this sidecut is between the outside of a piston guide bushing 12 and the cylinder drum 10 created a free space into which the piston guide bush can expand when heated. This will play between a displacer 15 and a piston guide bushing 12 only slightly reduced when heat input, so that there is always a sufficiently large piston clearance is available.

Des Weiteren befindet sich in einem geringen Abstand von der hinteren Stirnseite 21 einer Kolbenführungsbuchse 12 eine in einer Radialebene umlaufende, im Querschnitt im Wesentlichen rechteckige Nut 22. In diese mündet eine auf der Außenseite einer Kolbenführungsbuchse umlaufende Spiralnut 23, die außerdem an der vorderen Stirnseite 13, bei zusammengebauter Axialkolbenmaschine also in das Gehäuseinnere ausmündet. Aufgrund dieser Spiralnut herrscht in der Nut 22 derselbe Druck wie im Gehäuseinneren. Der im Verdrängerraum hinter einem Verdrängerkolben 14 herrschende Druck fällt somit auf der Außenseite einer Kolbenführungsbuchse auf der kurzen Strecke zwischen deren hinteren Stirnseite 21 und der Nut 22 auf den Gehäusedruck ab. Zwischen der Nut 22 und der vorderen Stirnseite 13 ist die Kolbenführungsbuchse außen nur vom Gehäusedruck belastet. Die Kolbenführungsbuchsen sitzen deshalb besonders sicher in der Zylindertrommel. Furthermore, is located at a small distance from the rear end side 21 a piston guide bushing 12 a circumferential in a radial plane, in cross-section substantially rectangular groove 22 , In this opens on the outside of a piston guide bushing circumferential spiral groove 23 , in addition to the front end 13 , so when assembled axial piston machine opens into the housing interior. Due to this spiral groove prevails in the groove 22 the same pressure as inside the case. The in the displacement behind a displacer 14 prevailing pressure thus falls on the outside of a piston guide bushing on the short distance between the rear end side 21 and the groove 22 on the housing pressure. Between the groove 22 and the front end 13 the piston guide bush is externally loaded only by the housing pressure. The piston guide bushes therefore sit particularly safe in the cylinder drum.

Die Ausnehmungen 20, 22 und 23 sind durch Rollieren, also durch ein spanloses Umformverfahren ausgebildet worden. Insbesondere für die Taillierung ist das von besonderem Vorteil, da die axiale Erstreckung der Taillierung recht groß ist und im Bereich der Taillierung viel Wärme in die Kolbenführungsbuchse eingetragen wird. The recesses 20 . 22 and 23 have been formed by rolling, so by a non-cutting forming process. This is particularly advantageous for the sidecut, since the axial extent of the sidecut is quite large and a lot of heat is introduced into the piston guide bush in the area of the sidecut.

Durch die Fertigung der Außenkontur einer Kolbenführungsbuchse durch Umformen, zum Beispiel durch Rollieren, werden Brüche der Kolbenführungsbuchsen weitgehend vermieden. Es wird der Faserverlauf nicht durchtrennt. Außerdem wird eine Kaltverfestigung erreicht. Es werden Risse in den Kolbenführungsbuchsen vermieden. By manufacturing the outer contour of a piston guide bush by forming, for example by rolling, fractures of the piston guide bushings are largely avoided. It is not cut through the fiber. In addition, a work hardening is achieved. Cracks in the piston guide bushes are avoided.

Konstruktion und Werkstoff können im Vergleich zu den bisher in einem spanenden Verfahren gefertigten Kolbenführungsbuchsen beibehalten werden. Design and material can be maintained in comparison to the previously manufactured in a cutting process piston guide bushings.

Beim Einbringen der Nuten und Rillen durch Rollen wird die Länge einer Kolbenführungsbuchse gegenüber dem Ursprungszustand vergrößert. Man kann diese Verlängerung schon beim Ablängen der Kolbenführungsbuchsen berücksichtigen, so dass die Kolbenführungsbuchsen nach dem Rollen ihr Endmaß haben. Es ist jedoch auch möglich, die Kolbenführungsbuchsen nach dem Rollen der Nuten durch spanende Bearbeitung auf ihre endgültige Länge zu bringen. Diese spanende Bearbeitung ist für die Festigkeit ohne Belang. Die Maßhaltigkeit von Außen- und Innenkontur einer Kolbenführungsbuchse kann durch Kalibrieren sichergestellt werden, wobei die Kolbenführungsbuchse von einer stabilen Hülse, die den gewünschten, dem Außendurchmesser der Kolbenführungsbuchse entsprechenden Innendurchmesser hat, und dann ein Dorn durch die Kolbenführungsbuchse gezogen wird, dessen Außendurchmesser dem gewünschten Innendurchmesser der Kolbenführungsbuchse entspricht. When introducing the grooves and grooves by rollers, the length of a piston guide bush is increased compared to the original state. You can consider this extension already when cutting the piston guide bushings, so that the piston guide bushings have their final dimension after rolling. However, it is also possible to bring the piston guide bushes after rolling the grooves by machining to their final length. This machining is irrelevant to the strength. The dimensional accuracy of the outer and inner contour of a piston guide bushing can be ensured by calibration, wherein the piston guide bushing of a stable sleeve having the desired, the outer diameter of the piston guide bush corresponding inner diameter, and then a mandrel is pulled through the piston guide bush, the outer diameter of the desired inner diameter the piston guide bush corresponds.

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Claims (7)

Kolbenführungsbuchse (12), die zur Führung eines Verdrängerkolbens (14) einer hydraulischen Axialkolbenmaschine in ein Verdrängerräume ausbildendes Bauteil (10) der Axialkolbenmaschine einzusetzen ist und auf ihrer Außenkontor zumindest eine umlaufende Vertiefung (20, 22, 23) begrenzter axialer Abmessung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur zumindest im Bereich der Vertiefung (20, 22, 23) durch Umformen gefertigt ist. Piston guide bushing ( 12 ), which is used to guide a displacement piston ( 14 ) of a hydraulic axial piston machine in a Verdrängerräume forming member ( 10 ) of the axial piston machine is to be used and on its Außenkontor at least one circumferential recess ( 20 . 22 . 23 ) has a limited axial dimension, characterized in that the outer contour at least in the region of the recess ( 20 . 22 . 23 ) is made by forming. Kolbenführungsbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur zumindest im Bereich der Vertiefung (20, 22, 23) durch Rollieren gefertigt ist. Piston guide bushing according to claim 1, characterized in that the outer contour at least in the region of the recess ( 20 . 22 . 23 ) is made by rolling. Kolbenführungsbuchse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie an ihrer Außenkontur eine ringförmige Taillierung (20) mit, in axialer Richtung fortschreitend, kontinuierlich abnehmender und zunehmender Wandstärke hat und die Taillierung (20) durch Umformen gefertigt ist. Piston guide bush according to claim 1 or 2, characterized in that it has on its outer contour an annular sidecut ( 20 ) with, progressing in the axial direction, continuously decreasing and increasing wall thickness has and the sidecut ( 20 ) is made by forming. Kolbenführungsbuchse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie an ihrer Außenkontur eine Spiralnut (23) und eine ringförmig umlaufende Auslaufnut (22) aufweist, in die die Spiralnut (23) mündet, und dass die Spiralnut (23) durch Umformen gefertigt ist. Piston guide bush according to claim 1, 2 or 3, characterized in that it has on its outer contour a spiral groove ( 23 ) and an annular circumferential outlet groove ( 22 ), in which the spiral groove ( 23 ) and that the spiral groove ( 23 ) is made by forming. Kolbenführungsbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie an ihrer Außenkontur eine Spiralnut (23) und eine ringförmig umlaufende Auslaufnut (22) aufweist, in die die Spiralnut (23) mündet und dass die Auslaufnut (22) durch Umformen gefertigt ist. Piston guide bush according to one of claims 1 to 4, characterized in that it has on its outer contour a spiral groove ( 23 ) and an annular circumferential outlet groove ( 22 ), in which the spiral groove ( 23 ) and that the outlet groove ( 22 ) is made by forming. Hydraulische Axialkolbenmaschine mit einer Kolbenführungsbuchse (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5. Hydraulic axial piston machine with a piston guide bushing ( 12 ) according to one of claims 1 to 5. Hydraulische Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise mit einer Kolbenführungsbuchse (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5. Hydraulic axial piston machine in swash plate design with a piston guide bushing ( 12 ) according to one of claims 1 to 5.
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