DE102019217204A1 - Axial piston machine with drive shaft mounted in the distributor plate - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine (10) in Schrägscheibenbauweise mit einem Gehäuse (30), einer Antriebswelle (20), einer Zylindertrommel (23) und einer Verteilplatte (40; 40'), wobei die Antriebswelle (20) an einer ersten und einer zweiten Lagerstelle (21; 22) bezüglich einer Drehachse (11) drehbar gelagert ist, wobei die Zylindertrommel (23) zwischen der ersten und der zweiten Lagerstelle (21; 22) angeordnet ist, wobei die Zylindertrommel (23) drehfest mit der Antriebswelle (20) verbunden ist, wobei die Verteilplatte (40; 40') zwischen der Zylindertrommel (23) und dem Gehäuse (30) angeordnet ist, so dass die Zylindertrommel (23) in Richtung der Drehachse (11) über die Verteilplatte (40; 40') am Gehäuse (30) abgestützt ist, wobei die Verteilplatte (40; 40') bezüglich der Drehachse (11) drehfest mit dem Gehäuse (30) verbunden ist.Erfindungsgemäß ist die Antriebswelle (20) an der zweiten Lagerstelle (22) radial zur Drehachse (11) ausschließlich an der Verteilplatte (40; 40') abgestützt, wobei die Verteilplatte (40; 40') radial zur Drehachse (11) am Gehäuse (30) abgestützt ist.The invention relates to an axial piston machine (10) in swash plate design with a housing (30), a drive shaft (20), a cylinder drum (23) and a distributor plate (40; 40 '), the drive shaft (20) being connected to a first and a second Bearing point (21; 22) is mounted rotatably with respect to an axis of rotation (11), the cylinder drum (23) being arranged between the first and the second bearing point (21; 22), the cylinder drum (23) rotatably connected to the drive shaft (20) is connected, wherein the distribution plate (40; 40 ') is arranged between the cylinder drum (23) and the housing (30), so that the cylinder drum (23) in the direction of the axis of rotation (11) over the distribution plate (40; 40') is supported on the housing (30), the distribution plate (40; 40 ') being non-rotatably connected to the housing (30) with respect to the axis of rotation (11). According to the invention, the drive shaft (20) at the second bearing point (22) is radial to the axis of rotation (11) exclusively on the distribution plate (40; 40 ' ) supported, the distribution plate (40; 40 ') is supported on the housing (30) radially to the axis of rotation (11).
Description
Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to an axial piston machine according to the preamble of claim 1.
Aus der
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Axialkolbenmaschine mit einer hohen Drehzahl der Antriebswelle betrieben werden kann. Insbesondere können die Mündungsöffnungen der Zylinderbohrungen sehr nahe an der Drehachse angeordnet werden, so dass dort auch bei einer hohen Drehzahl eine vergleichsweise geringe Zentrifugalkraft auf das dortige Druckfluid einwirkt. Bei der obigen Axialkolbenmaschine ist dies nicht möglich, da das Drehlager im Bereich der Mündungsöffnungen eine entsprechende Verschiebung der Mündungsöffnungen der Zylinderbohrungen nach radial innen verhindert.One advantage of the present invention is that the axial piston machine can be operated with a high speed of the drive shaft. In particular, the orifices of the cylinder bores can be arranged very close to the axis of rotation, so that there a comparatively low centrifugal force acts on the pressure fluid there even at a high speed. In the above axial piston machine, this is not possible because the pivot bearing in the area of the mouth openings prevents a corresponding displacement of the mouth openings of the cylinder bores radially inward.
Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass die Antriebswelle an der zweiten Lagerstelle radial zur Drehachse ausschließlich an der Verteilplatte abgestützt ist, wobei die Verteilplatte radial zur Drehachse am Gehäuse abgestützt ist. Die drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle und der Zylindertrommel wird vorzugsweise mittels einer Keilwellenverzahnung hergestellt. Die erste und/oder die zweite Lagerstelle können als Wälz- oder als Gleitlager ausgeführt sein. Die Verdrehsicherung zwischen Verteilplatte und Gehäuse kann beispielsweise mit einem Zylinderstift geschehen, wobei der Zylinderstift abseits der Drehachse sowohl in die Verteilplatte als auch in das Gehäuse eingreift. Es ist auch denkbar, dass die Verteilplatte über einen Presssitz fest mit dem Gehäuse verbunden ist. Der Presssitz kann beispielsweise in der Art eines zylindrischen Pressverbands ausgeführt sein. Die Axialkolbenmaschine wird vorzugsweise mit einem Druckfluid betrieben, bei dem es sich höchst vorzugsweise um eine Flüssigkeit, insbesondere um Hydrauliköl, handelt.According to claim 1, it is proposed that the drive shaft is supported at the second bearing point, radially to the axis of rotation, exclusively on the distribution plate, the distribution plate being supported on the housing radially to the axis of rotation. The non-rotatable connection between the drive shaft and the cylinder drum is preferably established by means of a splined shaft toothing. The first and / or the second bearing point can be designed as roller bearings or slide bearings. The rotation lock between the distribution plate and the housing can take place, for example, with a cylinder pin, the cylinder pin engaging both in the distribution plate and in the housing away from the axis of rotation. It is also conceivable that the distribution plate is firmly connected to the housing via a press fit. The press fit can be designed, for example, in the manner of a cylindrical press fit. The axial piston machine is preferably operated with a pressure fluid, which is most preferably a liquid, in particular hydraulic oil.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.Advantageous developments and improvements of the invention are specified in the dependent claims.
Es kann vorgesehen sein, dass die Antriebswelle an der zweiten Lagerstelle bezüglich der Drehachse radial innen an der Verteilplatte abgestützt ist, wobei die Verteilplatte bezüglich der Drehachse radial außen am Gehäuse abgestützt ist. Vorzugsweise ist die Verteilplatte kreisringförmig bezüglich der Drehachse ausgebildet. Damit können die Mündungsöffnungen der Zylinderbohrungen besonders nah an der Drehachse angeordnet werden.It can be provided that the drive shaft is supported at the second bearing point radially on the inside with respect to the axis of rotation on the distribution plate, the distribution plate being supported on the housing radially outside with respect to the axis of rotation. The distribution plate is preferably designed in the shape of a ring with respect to the axis of rotation. In this way, the mouth openings of the cylinder bores can be arranged particularly close to the axis of rotation.
Es kann vorgesehen sein, dass die zweite Lagerstelle in Form eines Gleitlagers ausgebildet ist, wobei eine entsprechende Gleitfläche unmittelbar von einer Außenoberfläche der Verteilplatte gebildet wird, wobei die Verteilplatte einstückig ausgeführt ist. Die Verteilplatte besteht vorzugsweise aus Messing oder Bronze oder einem vergleichbaren Gleitlagermaterial. Die Lagerfläche ist vorzugsweise kreiszylindrisch bezüglich der Drehachse ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform wird ausgenutzt, dass die Verteilplatte typischerweise aus einem Gleitlagermaterial besteht. Die Verteilplatte kann daher ohne Weiteres ein Gleitlager für die Antriebswelle bilden, ohne dass hierfür besondere Lagerringe vorgesehen werden müssten. Das Gleitlager benötigt daher in radialer Richtung besonders wenig Bauraum. Damit können die Mündungsöffnungen der Zylinderbohrungen besonders nah an der Drehachse angeordnet werden.It can be provided that the second bearing point is designed in the form of a sliding bearing, a corresponding sliding surface being formed directly by an outer surface of the distribution plate, the distribution plate being made in one piece. The distribution plate is preferably made of brass or bronze or a comparable plain bearing material. The bearing surface is preferably designed as a circular cylinder with respect to the axis of rotation. This embodiment makes use of the fact that the distribution plate typically consists of a plain bearing material. The distribution plate can therefore easily form a slide bearing for the drive shaft without the need for special bearing rings. The plain bearing therefore requires particularly little installation space in the radial direction. In this way, the mouth openings of the cylinder bores can be arranged particularly close to the axis of rotation.
Es kann vorgesehen sein, dass die zweite Lagerstelle in Form eines Nadellagers ausgebildet ist, wobei eine entsprechende Lauffläche für entsprechende nadelförmige Wälzkörper unmittelbar von der Verteilplatte gebildet wird. Auf diese Weise kann eine besonders kompakte Wälzlagerung für die Antriebswelle geschaffen werden, so dass die Mündungsöffnungen der Zylinderbohrungen besonders nah an der Drehachse angeordnet werden können. Die zweite Lagerstelle ist vorzugsweise als Loslager ausgebildet, wobei die erste Lagerstelle als Festlager ausgebildet ist.It can be provided that the second bearing point is designed in the form of a needle bearing, with a corresponding running surface for corresponding needle-shaped rolling elements being formed directly by the distributor plate. In this way, a particularly compact roller bearing can be created for the drive shaft, so that the mouth openings of the cylinder bores can be arranged particularly close to the axis of rotation. The second bearing is preferably designed as a floating bearing, the first bearing being designed as a fixed bearing.
Es kann vorgesehen sein, dass die Verteilplatte aus Stahl besteht, welcher zumindest im Bereich der Lauffläche gehärtet ist, wobei die Verteilplatte zur Zylindertrommel hin eine Beschichtung aufweist, welche aus einem Gleitlagermaterial besteht. Damit hat sowohl der Wälzeingriff an der zweiten Lagerstelle als auch der Gleiteingriff zwischen Zylindertrommel und Verteilplatte eine hohe Lebensdauer. Unter einem Gleitlagermaterial soll insbesondere Messing oder Bronze verstanden werden. Die Beschichtung kann beispielsweise im Laserbeschichtungsverfahren oder im Flammspritzverfahren auf die verbleibende Verteilplatte aufgetragen sein.It can be provided that the distribution plate consists of steel which is hardened at least in the area of the running surface, the distribution plate having a coating towards the cylinder drum which consists of a plain bearing material. This means that both the rolling engagement at the second bearing point and the sliding engagement between the cylinder drum and the distributor plate have a long service life. A plain bearing material is to be understood as meaning, in particular, brass or bronze. The coating can be applied to the remaining distribution plate, for example, using the laser coating process or the flame spraying process.
Es kann vorgesehen sein, dass die zweite Lagerstelle in Form eines Gleitlagers ausgebildet ist, wobei eine entsprechende Gleitfläche von einer gesonderten Lagerbuchse gebildet wird, welche fest mit der verbleibenden Verteilplatte verbunden ist. Die Lagerbuchse ist vorzugsweise in die verbleibende Verteilplatte eingepresst. Sie besteht vorzugsweise aus einem Gleitlagermaterial wie Messing oder Bronze. Die Lagerbuchse hat vorzugsweise eine kreiszylindrische Innenumfangsfläche, welche die Gleitfläche bildet, und eine kreiszylindrische Außenumfangsfläche, welche an der verbleibenden Verteilplatte anliegt.It can be provided that the second bearing point is designed in the form of a sliding bearing, a corresponding sliding surface being formed by a separate bearing bush which is firmly connected to the remaining distribution plate. The bearing bush is preferably pressed into the remaining distribution plate. It preferably consists of a plain bearing material such as brass or bronze. The bearing bush preferably has one circular cylindrical inner peripheral surface, which forms the sliding surface, and a circular cylindrical outer peripheral surface, which rests on the remaining distribution plate.
Es kann vorgesehen sein, dass die Verteilplatte mit einem Presssitz radial bezüglich der Drehachse im Gehäuse aufgenommen ist. Der Presssitz kann so stark verspannt sein, dass er eine drehfeste Verbindung zwischen Verteilplatte und Gehäuse bildet. Es ist aber auch denkbar, dass zusätzlich eine formschlüssige Verdrehsicherung vorgesehen wird, beispielsweise unter Verwendung eines Zylinderstifts.It can be provided that the distribution plate is received in the housing with a press fit radially with respect to the axis of rotation. The press fit can be so strongly tensioned that it forms a non-rotatable connection between the distribution plate and the housing. However, it is also conceivable that a form-fitting anti-rotation device is additionally provided, for example using a cylindrical pin.
Es kann vorgesehen sein, dass die Verteilplatte radial außen eine bezüglich der Drehachse kreiszylindrische Haltefläche aufweist, welche an einer angepassten Gegenhaltefläche am Gehäuse anliegt. Hierdurch kann auf einfache Weise eine genaue Ausrichtung der Verteilplatte erreicht werden. Insbesondere ist die Lage der Drehachse an der zweiten Lagerstelle genau definiert.It can be provided that the distribution plate has, radially on the outside, a holding surface which is circularly cylindrical with respect to the axis of rotation and which rests against an adapted counter-holding surface on the housing. In this way, precise alignment of the distribution plate can be achieved in a simple manner. In particular, the position of the axis of rotation at the second bearing point is precisely defined.
Es kann vorgesehen sein, dass die Verteilplatte benachbart zur zweiten Lagerstelle derart mit Ausnehmungen versehen ist, dass die Drehlagerung im Bereich der zweiten Lagerstelle elastisch verformbar ist. An der zweiten Lagerstelle soll dabei insbesondere eine Kippbewegung der Antriebswelle relativ zur Drehachse möglich sein. Diese Kippbewegung wird durch eine Biegeverformung der Antriebswelle durch die im Betrieb der Axialkolbenmaschine wirkenden Kräfte verursacht. Radial zur Drehachse soll die Antriebswelle an der zweiten Lagerstelle steif abstützbar sein. Hinsichtlich der Abstützung in Richtung der Drehachse kann die zweite Lagerstelle als Fest- oder als Loslager ausgeführt sein, wobei im ersten Fall eine steife Abstützung bevorzugt ist.It can be provided that the distribution plate is provided with recesses adjacent to the second bearing point in such a way that the rotary bearing can be elastically deformed in the region of the second bearing point. In particular, a tilting movement of the drive shaft relative to the axis of rotation should be possible at the second bearing point. This tilting movement is caused by a bending deformation of the drive shaft by the forces acting during operation of the axial piston machine. The drive shaft should be able to be rigidly supported at the second bearing point radially to the axis of rotation. With regard to the support in the direction of the axis of rotation, the second bearing point can be designed as a fixed or loose bearing, with a rigid support being preferred in the first case.
Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse aus einem ersten und einem gesonderten zweiten Gehäuseteil zusammengesetzt ist, wobei die Verteilplatte in Richtung der Drehachse und/oder radial zur Drehachse unmittelbar am zweiten Gehäuseteil abgestützt ist, wobei die Antriebswelle an der ersten Lagerstelle radial zur Drehachse am ersten Gehäuseteil abgestützt ist. Das erste Gehäuseteil ist vorzugsweise topfartig ausgebildet, wobei eine offene Seite des ersten Gehäuseteils vom zweiten Gehäuseteil überdeckt ist. Das erste und das zweite Gehäuseteil sind vorzugsweise fest miteinander verbunden, höchst vorzugsweise miteinander verschraubt. Das zweite Gehäuseteil ist vorzugsweise mit einem ersten und einem zweiten Fluidanschluss versehen, wobei durch Drehung der Zylindertrommel ein Fluidstrom zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidanschluss erzeugbar ist. Der genannte Fluidstrom wird dabei vorzugsweise durch in Richtung der Drehachse verlaufende Durchbrüche in der Verteilplatte geleitet.It can be provided that the housing is composed of a first and a separate second housing part, the distribution plate being supported directly on the second housing part in the direction of the axis of rotation and / or radially to the axis of rotation, the drive shaft at the first bearing point being radially to the axis of rotation on first housing part is supported. The first housing part is preferably designed like a pot, an open side of the first housing part being covered by the second housing part. The first and the second housing part are preferably firmly connected to one another, most preferably screwed to one another. The second housing part is preferably provided with a first and a second fluid connection, it being possible to generate a fluid flow between the first and the second fluid connection by rotating the cylinder drum. Said fluid flow is preferably passed through openings in the distribution plate running in the direction of the axis of rotation.
Es kann vorgesehen sein, dass die Verteilplatte in Richtung der Drehachse von wenigstens einem Durchbruch durchsetzt ist, wobei der kleinste Abstand zwischen dem wenigstens einen Durchbruch und der Antriebswelle zwischen 10% und 50% des dortigen Durchmessers der Antriebswelle beträgt. Mit der vorstehend beschriebenen Auslegung lassen sich besonders hohe Drehzahlen erreichen, da auf das zwischen der Zylindertrommel und der Verteilplatte ausgetauschte Druckfluid besonders kleine Zentrifugalkräfte wirken. Diese Auslegung lässt sich mit einer konventionellen Axialkolbenpumpe, bei der die Antriebswelle im zweiten Gehäuseteil gelagert ist, nicht erreichen. Dies ist nur mit der erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe möglich. Vorzugsweise sind die Mittelachsen der Kolben bzw. der Zylinderbohrungen zwischen 5° und 20° geneigt zur Drehachse angeordnet, damit der genannte Abstand erreicht werden kann, wobei gleichzeitig eine ausreichende Festigkeit der Zylindertrommel gegeben ist.It can be provided that the distribution plate is penetrated by at least one opening in the direction of the axis of rotation, the smallest distance between the at least one opening and the drive shaft being between 10% and 50% of the diameter of the drive shaft there. With the design described above, particularly high speeds can be achieved, since particularly small centrifugal forces act on the pressure fluid exchanged between the cylinder drum and the distributor plate. This design cannot be achieved with a conventional axial piston pump in which the drive shaft is mounted in the second housing part. This is only possible with the axial piston pump according to the invention. The central axes of the pistons or the cylinder bores are preferably arranged inclined between 5 ° and 20 ° to the axis of rotation so that the above-mentioned distance can be achieved, while at the same time the cylinder drum is sufficiently strong.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
-
1 einen grobschematischen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine; und -
2 einen grobschematischen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verteilplatte und der Antriebswelle.
-
1 a roughly schematic longitudinal section of an axial piston machine according to the invention; and -
2 a roughly schematic longitudinal section of a second embodiment of a distribution plate according to the invention and the drive shaft.
In dem Gehäuse
Innerhalb des Gehäuses
An ihrem der ersten Lagerstelle
Die Kolben
Zwischen der Zylindertrommel
Die zweite Lagerstelle
Den genannten Mündungsöffnungen
Bei der zweiten Ausführungsform wurde anstelle der Gleitlagerung an der zweiten Lagerstelle
Weiter ist auf die Ausnehmungen
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- AxialkolbenmaschineAxial piston machine
- 1111
- Drehachse Axis of rotation
- 2020th
- Antriebswelledrive shaft
- 2121st
- erste Lagerstellefirst depository
- 2222nd
- zweite Lagerstellesecond depository
- 2323
- ZylindertrommelCylinder drum
- 2424
- WälzkörperRolling elements
- 2525th
- Kolbenpiston
- 2626th
- AntriebszapfenDrive journal
- 2727
- KeilwellenverzahnungSplines
- 2828
- MündungsöffnungMouth opening
- 2929
- Zylinderbohrung Cylinder bore
- 3030th
- Gehäusecasing
- 3131
- erstes Gehäuseteilfirst housing part
- 3232
- zweites Gehäuseteilsecond housing part
- 3333
- erster Fluidanschlussfirst fluid connection
- 3434
- zweiter Fluidanschlusssecond fluid connection
- 3535
- Gegenhaltefläche Counter holding surface
- 4040
- Verteilplatte (erste Ausführungsform)Distribution plate (first embodiment)
- 40'40 '
- Verteilplatte (zweite Ausführungsform)Distribution plate (second embodiment)
- 4141
- HalteflächeHolding surface
- 4242
- AusnehmungRecess
- 4343
- GleitflächeSliding surface
- 4444
- LaufflächeTread
- 4545
- BeschichtungCoating
- 4646
- Durchbruchbreakthrough
- 5050
- SchwenkwiegeSwivel cradle
- 5151
- SchwenkachseSwivel axis
- 5252
- StellzylinderAdjusting cylinder
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 19610595 C1 [0002]DE 19610595 C1 [0002]
Claims (11)
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Publications (1)
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2019
- 2019-11-07 DE DE102019217204.0A patent/DE102019217204A1/en active Pending
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