DE102013212148A1 - Swash plate machine - Google Patents
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Abstract
Schrägscheibenmaschine (1) als Axialkolbenpumpe (2) und/oder Axialkolbenmotor (3), umfassend eine um eine Rotationsachse (8) drehbar bzw. rotierend gelagerte Zylindertrommel (5) mit Kolbenbohrungen (6), in den Kolbenbohrungen (6) beweglich gelagerte Kolben (7), eine mit der Zylindertrommel (5) zumindest drehfest verbundene Antriebswelle (9), welche um die Rotationsachse (8) drehbar bzw. rotierend gelagert ist, eine um eine Schwenkachse (15) verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege (14) mit einer Auflagefläche (18), Gleitschuhe (39), welche an je einer Kolbenverbindungsstelle (22) mit je einem Kolben (7) verbunden sind, zur mittelbaren Lagerung der Kolben (7) auf der Auflagefläche (18) der Schwenkwiege (14), eine Rückhaltescheibe (37) mit einer Scheibenöffnung zur Verbindung der Gleitschuhe (39) und zum ständigen mittelbaren oder unmittelbaren Kontaktieren der Gleitschuhe (39) mit der Auflagefläche (18), wenigstens eine Rückhalteklammer (17), welche auf der Rückhaltescheibe (37) mittelbar oder unmittelbar aufliegt, zum Aufbringen einer Rückhaltekraft auf die Rückhaltescheibe (37), eine Wiegenlagerung (20) für die Schwenkwiege (14), wenigstens eine Schwenkeinrichtung (24) zum Verschwenken der Schwenkwiege (14), eine Niederdrucköffnung zum Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in die und/oder aus den rotierenden Kolbenbohrungen (6), eine Hochdrucköffnung zum Aus- und/oder Einleiten von Hydraulikflüssigkeit aus den und/oder in die rotierenden Kolbenbohrungen (6), wobei die wenigstens eine Rückhalteklammer (17), insbesondere ausschließlich, auf einem radialen inneren Endbereich (23) an der Scheibenöffnung (38) auf der Rückhaltescheibe (37) aufliegt.Swashplate machine (1) as axial piston pump (2) and / or axial piston motor (3), comprising a cylinder drum (5) rotatably or rotationally mounted about an axis of rotation (8) with piston bores (6), pistons movably mounted in the piston bores (6) ( 7), one with the cylinder drum (5) at least rotatably connected drive shaft (9) which is rotatably or rotatably mounted about the rotation axis (8), a about a pivot axis (15) pivotally mounted pivoting cradle (14) with a support surface (18 ), Sliding shoes (39) which are each connected to a piston connection point (22) with a respective piston (7), for the indirect mounting of the pistons (7) on the support surface (18) of the pivoting cradle (14), a retaining disc (37) with a disc opening for connection of the sliding shoes (39) and for the permanent direct or indirect contact of the sliding shoes (39) with the support surface (18), at least one retaining clip (17) which on the retaining disc (37) mi ttelbar or directly rests, for applying a retaining force on the retaining disc (37), a weighing storage (20) for the pivoting cradle (14), at least one pivoting device (24) for pivoting the pivoting cradle (14), a low-pressure opening for on and / or Discharging hydraulic fluid into and / or out of the rotating piston bores (6), a high pressure port for discharging hydraulic fluid from and / or into the rotating piston bores (6), the at least one retaining clip (17), in particular exclusively, on a radial inner end portion (23) on the disc opening (38) on the retaining disc (37) rests.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrägscheibenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 9.The present invention relates to a swashplate machine according to the preamble of claim 1 and a drive train according to the preamble of claim 9.
Stand der TechnikState of the art
Schrägscheibenmaschinen dienen als Axialkolbenpumpen zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und als Axialkolbenmotor zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie. Eine Zylindertrommel mit Kolbenbohrungen ist drehbar bzw. rotierend gelagert und in den Kolbenbohrungen sind Kolben angeordnet. Die Zylindertrommel ist fest mit einer Antriebswelle verbunden und auf einen ersten Teil der rotierenden Kolbenbohrungen wirkt temporär eine Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck und auf einen zweiten Teil der rotierenden Kolbenbohrungen wirkt temporär eine Hydraulikflüssigkeit unter Niederdruck. Eine Schwenkwiege ist um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagert und auf der Schwenkwiege liegt eine Rückhaltescheibe mit Gleitschuhen auf. An den Gleitschuhen sind die Kolben befestigt. Die Rückhaltescheibe mit den Gleitschuhen führt zusammen mit der Zylindertrommel eine Rotationsbewegung um eine Rotationsachse aus und eine ebene Auflagefläche der Schwenkwiege ist dabei in einem spitzen Winkel, zum Beispiel zwischen 0° und +20° und zwischen 0° und –20° als Schwenkwinkel, zu der Rotationsachse der Zylindertrommel ausgerichtet. Die Gleitschuhe sind mit einer Gleitlagerung, welche im Allgemeinen hydrostatisch entlastet ist, auf der Auflagefläche der Schwenkwiege gelagert und die Gleitschuhe sind mit der Rückhaltescheibe verbunden. Die Schwenkwiege wird von zwei hydraulischen Schwenkeinrichtungen, die je von einem Verstellkolben und einem Verstellzylinder gebildet sind, um eine Schwenkachse verschwenkt. Bei einem Betrieb der Schrägscheibenmaschine als Axialkolbenpumpe werden die Kolben an der Hochdrucköffnung von der unter Hochdruck stehenden Hydraulikflüssigkeit auf die Auflagefläche der Schwenkwiege gedrückt. Die Kolben an der Niederdrucköffnung wirken als Saugseite der Axialkolbenpumpe, so dass aufgrund von Trägheits- und Reibungskräften und unter Umständen von Kräften aufgrund einer Druckdifferenz zwischen der Hydraulikflüssigkeit in einem von dem Gehäuse eingeschlossenen Innenraum und dem Druck in den Kolbenbohrungen an der Niederdrucköffnung bzw. Saugseite die Gleitschuhe, welche an der Niederdrucköffnung angeordnet sind, die Gleitschuhe von der Auflagefläche der Schwenkwiege abheben würden, so dass kein Kontakt mehr zwischen diesen Gleitschuhen und der Auflagefläche bestehen würde und damit die Funktionsfähigkeit der Schrägscheibenmaschine eingeschränkt wäre. Damit die Gleitschuhe ständig auf der Auflagefläche der Schwenkwiege aufliegen ist es bekannt, mit Rückhalteklammern auf radialen äußeren Endbereich der Rückhaltescheibe und/oder mit einer Druckfeder eine Rückhaltekraft aufzubringen. Hierzu liegen die Rückhalteklammern auf dem radialen äußeren Endbereich der Rückhaltescheibe auf. Die Rückhaltescheibe führt eine Rotationsbewegung aus, so dass am den radialen äußeren Endbereich eine große Tangentialgeschwindigkeit der Rückhaltescheibe auftritt und damit auch eine große Reibleistung zwischen der rotierenden Rückhaltescheibe und den auf der Rückhaltescheibe aufliegenden festen und unbeweglichen Rückhalteklammern. Aufgrund der großen Reibleistung treten große Energieverluste auf, so dass dadurch in nachteiliger Weise die Schrägscheibenmaschine einen kleineren Wirkungsgrad aufweist.Swash plate machines serve as axial piston pumps for converting mechanical energy into hydraulic energy and as axial piston motor for converting hydraulic energy into mechanical energy. A cylinder drum with piston bores is rotatably or rotatably mounted and pistons are arranged in the piston bores. The cylinder drum is fixedly connected to a drive shaft and a hydraulic fluid acts temporarily on a first part of the rotating piston bores under high pressure and a hydraulic fluid acts temporarily on a second part of the rotating piston bores at low pressure. A pivoting cradle is pivotally mounted about a pivot axis and on the pivoting cradle is on a retaining disc with sliding shoes. The pistons are attached to the sliding shoes. The retaining disc with the sliding shoes together with the cylinder drum performs a rotational movement about an axis of rotation and a flat bearing surface of the pivoting cradle is at an acute angle, for example between 0 ° and + 20 ° and between 0 ° and -20 ° as a swivel angle aligned with the axis of rotation of the cylinder drum. The sliding blocks are mounted with a sliding bearing, which is generally hydrostatically relieved, on the support surface of the pivoting cradle and the sliding blocks are connected to the retaining disc. The pivoting cradle is pivoted by two hydraulic pivoting devices, each of which is formed by an adjusting piston and an adjusting cylinder, about a pivot axis. In an operation of the swash plate machine as an axial piston pump, the pistons are pressed at the high pressure port of the hydraulic fluid under high pressure on the support surface of the pivoting cradle. The pistons at the low pressure port act as a suction side of the axial piston pump, so that due to inertial and frictional forces and possibly forces due to a pressure difference between the hydraulic fluid in an enclosed space of the housing and the pressure in the piston bores at the low pressure port or suction side Sliding shoes, which are arranged at the low-pressure opening, the sliding shoes would lift off the support surface of the pivoting cradle, so that no contact between these sliding shoes and the support surface would exist and thus the functioning of the swash plate machine would be limited. So that the sliding shoes constantly rest on the bearing surface of the pivoting cradle, it is known to apply a retaining force with retaining clips on the radially outer end region of the retaining disk and / or with a compression spring. For this purpose, the retaining clips rest on the radially outer end region of the retaining disc. The retaining disc performs a rotational movement, so that at the radial outer end portion of a large tangential velocity of the retaining disc occurs and thus also a large friction between the rotating retaining disc and resting on the retaining disc fixed and immovable retaining clips. Due to the large friction losses occur large energy losses, thereby disadvantageously having the swash plate machine has a lower efficiency.
Die
Die
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Erfindungsgemäße Schrägscheibenmaschine als Axialkolbenpumpe und/oder Axialkolbenmotor, umfassend eine um eine Rotationsachse drehbar bzw. rotierend gelagerte Zylindertrommel mit Kolbenbohrungen, in den Kolbenbohrungen beweglich gelagerte Kolben, eine mit der Zylindertrommel zumindest drehfest verbundene Antriebswelle, welche um die Rotationsachse drehbar bzw. rotierend gelagert ist, eine um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege mit einer Auflagefläche, Gleitschuhe, welche an je einer Kolbenverbindungsstelle mit je einem Kolben verbunden sind, zur mittelbaren Lagerung der Kolben auf der Auflagefläche der Schwenkwiege, eine Rückhaltescheibe mit einer Scheibenöffnung zur Verbindung der Gleitschuhe und zum ständigen mittelbaren oder unmittelbaren Kontaktieren der Gleitschuhe mit der Auflagefläche, wenigstens eine Rückhalteklammer, welche auf der Rückhaltescheibe mittelbar oder unmittelbar aufliegt, zum Aufbringen einer Rückhaltekraft auf die Rückhaltescheibe, eine Wiegenlagerung für die Schwenkwiege, wenigstens eine Schwenkeinrichtung zum Verschwenken der Schwenkwiege, eine Niederdrucköffnung zum Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in die und/oder aus den rotierenden Kolbenbohrungen, eine Hochdrucköffnung zum Aus- und/oder Einleiten von Hydraulikflüssigkeit aus den und/oder in die rotierenden Kolbenbohrungen, wobei die wenigstens eine Rückhalteklammer, insbesondere ausschließlich, auf einem radialen inneren Endbereich an der Scheibenöffnung auf der Rückhaltescheibe aufliegt. Die wenigstens eine Rückhaltklammer liegt auf dem radialen inneren Endbereich, insbesondere ausschließlich, an der Scheibenöffnung auf der Rückhaltescheibe auf, so dass dadurch an dem radialen inneren Endbereich mit einer geringen Tangentialgeschwindigkeit der rotierenden Rückhaltescheibe die Rückhaltkraft auf die Rückhaltescheibe aufgebracht wird. Aufgrund der geringen Tangentialgeschwindigkeit der Rückhaltescheibe an dem radialen inneren Endbereich tritt eine geringe Reibleistung zwischen der feststehenden und nicht rotierenden wenigstens einen Rückhalteklammer und der rotierenden Rückhaltescheibe auf. Dadurch weist die Schrägscheibenmaschine in vorteilhafter Weise geringe mechanische Verlust auf, so dass dadurch die Schrägscheibenmaschine einen großen Wirkungsgrad aufweist. Swash plate machine according to the invention as axial piston pump and / or axial piston motor, comprising a cylinder drum rotatable about a rotation axis with piston bores, pistons movably mounted in the piston bores, a drive shaft at least rotatably connected to the cylinder drum, which is rotatable about the rotation axis is mounted, a swivel mounted about a pivot axis mounted pivoting cradle with a bearing surface, sliding blocks, which are each connected to a piston connecting point with a piston for indirect storage of the piston on the support surface of the pivoting cradle, a retaining disc with a disc opening for connecting the sliding blocks and the permanent indirect or direct contact of the shoes with the support surface, at least one retaining clip which rests directly or indirectly on the retaining disc, for applying a retaining force on the retaining disc, a weighing storage for the pivoting cradle, at least one pivoting device for pivoting the pivoting cradle, a low pressure opening to a and / or discharge of hydraulic fluid into and / or out of the rotating piston bores, a high-pressure port for discharging and / or introducing hydraulic fluid out of and / or into the rotating piston bores, wherein the at least one retaining clip, in particular exclusively, rests on the retaining disc on a radial inner end region on the disc opening. The at least one retaining clip rests on the retaining disk on the radial inner end region, in particular exclusively, on the disk opening, so that the retaining force is thereby applied to the retaining disk at the radial inner end region with a low tangential velocity of the rotating retaining disk. Due to the low tangential velocity of the retaining disc at the radial inner end region, a small friction loss occurs between the fixed and non-rotating at least one retaining clip and the rotating retaining disc. As a result, the swash plate machine advantageously low mechanical loss, so that thereby the swash plate machine has a high efficiency.
In einer zusätzlichen Ausführungsform sind die Gleitschuhe und die Rückhaltescheibe einteilig ausgebildet und in einer weiteren Ausführungsform sind die Gleitschuhe als separate Bauteile in Ergänzung zu der Rückhaltescheibe ausgebildet. In an additional embodiment, the sliding shoes and the retaining disc are integrally formed and in a further embodiment, the sliding shoes are formed as separate components in addition to the retaining disc.
Insbesondere ist die wenigstens eine Rückhalteklammer an der Schwenkwiege mit einer Befestigungsvorrichtung, insbesondere einer Schraube, befestigt und/oder die Rückhaltekraft von der wenigstens einen Rückhalteklammer auf die Rückhaltescheibe ohne ein elastisches Element, z. B. eine Feder, aufbringbar ist und/oder zwischen der wenigstens einen Rückhalteklammer an der Rückhaltefläche und der Rückhaltescheibe eine Gleitlagerung ausgebildet ist. Die Rückhalteklammer ist somit als ein gesondertes Bauteil in Ergänzung zu der Schwenkwiege ausgebildet und mit der Befestigungsvorrichtung an der Schwenkwiege befestigt.In particular, the at least one retaining clip is attached to the pivoting cradle with a fastening device, in particular a screw, and / or the restraining force from the at least one retaining clip on the retaining plate without an elastic element, for. As a spring, can be applied and / or between the at least one retaining clip on the retaining surface and the retaining disc a slide bearing is formed. The retaining clip is thus formed as a separate component in addition to the pivoting cradle and attached to the fastening device on the pivoting cradle.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Schwenkwiege eine Öffnung auf und die wenigstens eine Rückhalteklammer ist vollständig durch die Öffnung durch geführt und die wenigstens eine Rückhalteklammer ist mit der Befestigungsvorrichtung an einer Rückseite der Schwenkwiege befestigt und/oder die Schwenkwiege weist eine Öffnung auf und die wenigstens eine Rückhalteklammer ist im Bereich der Öffnung an der Schwenkwiege befestigt. Die wenigstens eine Rückhalteklammer ist somit nicht außenseitig an der Schwenkwiege befestigt und benötigt dadurch weniger Bauraum.In a further embodiment, the pivoting cradle has an opening and the at least one retaining clip is completely guided through the opening and the at least one retaining clip is fastened with the fastening device to a rear side of the pivoting cradle and / or the pivoting cradle has an opening and the at least one Retaining clip is fastened to the pivoting cradle in the area of the opening. The at least one retaining clip is thus not attached to the outside of the pivoting cradle and thus requires less space.
In einer ergänzenden Ausführungsform liegt die wenigstens eine Rückhalteklammer an einer zu der Auflagefläche abgewandten Seite der Rückhaltescheibe auf der Rückhaltescheibe mittelbar oder unmittelbar an dem radialen inneren Endbereich auf. Die Rückhaltescheibe weist eine zu der Auflagefläche der Schwenkwiege abgewandte Seite auf und eine zu der Auflagefläche der Schwenkwiege zugewandte Seite auf. Die wenigstens eine Rückhalteklammer liegt an der abgewandten Seite der Rückhaltescheibe auf, damit von der wenigstens einen Rückhalteklammer eine Rückhaltekraft auf die Rückhaltescheibe aufbringbar ist, so dass die Gleitschuhe in ständigem mittelbaren Kontakt zu der Auflagefläche der Schwenkwiege stehen. Vorzugsweise besteht zwischen den Gleitschuhen und der Auflagefläche ein Spiel im Bereich zwischen 10 µm und 15 µm. Dieses Spiel ist erforderlich, um die Reibleistung zu verringern und Fertigungsungenauigkeiten auszugleichen und zugleich einen ausreichenden ständigen mittelbaren oder unmittelbaren Kontakt der Gleitschuhe mit der Auflagefläche der Schwenkwiege zu gewährleisten.In a supplementary embodiment, the at least one retaining clip rests on the restraining disk on a side of the retaining disk facing away from the support surface indirectly or directly on the radial inner end region. The retaining disk has a side facing away from the support surface of the pivoting cradle and a side facing the support surface of the pivoting cradle. The at least one retaining clip rests on the opposite side of the retaining disc, so that from the at least one retaining clip a retaining force on the retaining disc can be applied, so that the sliding blocks are in constant indirect contact with the support surface of the pivoting cradle. Preferably, there is a clearance in the range between 10 μm and 15 μm between the sliding shoes and the support surface. This game is required to reduce the friction and compensate manufacturing inaccuracies while ensuring sufficient permanent direct or indirect contact of the shoes with the support surface of the pivoting cradle.
Vorzugsweise umfasst die Schrägscheibenmaschine mehrere Rückhalteklammern und/oder der radiale innere Endbereich der Rückhaltescheibe umfasst weniger als 40%, 30%, 20% oder 10% der radialen Gesamtausdehnung der Rückhaltescheibe. Zweckmäßig sind die mehreren Rückhalteklammern in der tangentialen Ausrichtung gleichmäßig verteilt. Preferably, the swashplate machine comprises a plurality of retaining clips and / or the radial inner end region of the retaining disc comprises less than 40%, 30%, 20% or 10% of the radial overall extent of the retaining disc. Suitably, the plurality of retaining clips are evenly distributed in the tangential orientation.
In einer Variante ist die Rückhaltescheibe an dem radialen inneren Endbereich, auf welchem die wenigstens eine Rückhaltekammer aufliegt, mit einer tribologischen Beschichtung, z. B. aus Kohlenstoff, Messing, PTFE oder PEEK, zur Reduzierung der Reibung versehen. Mittels der tribologischen Beschichtung kann die Reibleistung zwischen den Rückhalteklammern und der Rückhaltescheibe wesentlich reduziert werden.In a variant, the retaining disc at the radial inner end region on which rests the at least one retention chamber, with a tribological coating, for. As carbon, brass, PTFE or PEEK, provided to reduce friction. By means of the tribological coating, the friction between the retaining clips and the retaining disc can be substantially reduced.
Zweckmäßig ist die wenigstens eine Rückhalteklammer an dem Bereich zur Auflage auf der Rückhaltescheibe mit einer tribologischen Beschichtung, z. B. aus Kohlenstoff, Messing, PTFE oder PEEK, zur Reduzierung der Reibung versehen.Suitably, the at least one retaining clip at the area for resting on the retaining disc with a tribological coating, for. As carbon, brass, PTFE or PEEK, provided to reduce friction.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Auflagefläche der Schwenkwiege eben ausgebildet und/oder die wenigstens eine Rückhalteklammer und/oder die Rückhaltescheibe und/oder die Gleitschuhe und/oder die Auflagefläche der Schwenkwiege, ist wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, ausgebildet. In a further embodiment, the support surface of the pivoting cradle is planar and / or the at least one retaining clip and / or the retaining disc and / or the sliding blocks and / or the support surface of the pivoting cradle, at least partially, in particular completely, of metal, in particular steel or aluminum , educated.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Befestigungsvorrichtung für die Rückhalteklammer als eine Niete oder eine Schweißverbindung ausgebildet.In another embodiment, the retaining clip mounting device is formed as a rivet or weld.
Erfindungsgemäßer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Schrägscheibenmaschine zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und umgekehrt, wenigstens einen Druckspeicher, wobei die Schrägscheibenmaschine als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Schrägscheibenmaschine ausgebildet ist.Drive train according to the invention for a motor vehicle, comprising at least one swash plate machine for converting mechanical energy into hydraulic energy and vice versa, at least one pressure accumulator, wherein the swash plate machine is designed as a swash plate machine described in this patent application.
Vorzugsweise umfasst der Antriebsstrang zwei Schrägscheibenmaschinen, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und als hydraulisches Getriebe fungieren und/oder der Antriebsstrang umfasst zwei Druckspeicher als Hochdruckspeicher und Niederdruckspeicher.Preferably, the drive train includes two swash plate machines, which are hydraulically connected to each other and act as a hydraulic transmission and / or the drive train comprises two pressure accumulator as high-pressure accumulator and low pressure accumulator.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:Hereinafter, embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Eine in
Die Schwenkwiege
Die Schwenkwiege
Die erste und zweite Schwenkeinrichtung
Bei einem Betrieb der Schrägscheibenmaschine
Die Schwenkwiege
Die Rückhaltescheibe
In
Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Schrägscheibenmaschine
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1013928 A2 [0003] EP 1013928 A2 [0003]
- CH 405934 [0004] CH 405934 [0004]
- DE 2733870 C2 [0005] DE 2733870 C2 [0005]
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Publications (1)
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2013
- 2013-06-25 DE DE201310212148 patent/DE102013212148A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |