DE1453459C

DE1453459C - Cooling device for the control mirror of a hydraulic fluid axial piston machine

Info

Publication number: DE1453459C
Application number: DE19641453459
Authority: DE
Inventors: Paul 7140 Ludwigsburg Bosch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1964-11-12
Filing date: 1964-11-12
Publication date: 1973-04-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für den Steuerspiegelkörper einer Druckflüssigkeits-Axialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) mit einer Ringnut außerhalb der beiden nierenförmigen Steueröffnungen, der dauernd Flüssigkeit über einen Zuflußkanal aus einem der Flüssigkeitsanschlüsse der Maschine zuführbar ist.The invention relates to a cooling device for the control plate body of a hydraulic fluid axial piston machine (Pump or motor) with an annular groove outside the two kidney-shaped control openings, the permanent liquid via an inflow channel can be supplied from one of the fluid connections of the machine.

Bei bekannten Druckflüssigkeits-Axialkolbenpumpen erwärmt sich die Zylindertrommel durch innere Reibung des Arbeitsmittels, von den Arbeitsräumen der Pumpenzylinder ausgehend, sehr stark. Verstärkt wird diese Erwärmung durch die Reibungswärme der im gleichen Bereich liegenden und gegen den Steuerspiegelkörper gepreßten, mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Stirnfläche der Zylindertrommel. Besonders bei Maschinen mit hoher Leistung bei sehr hohen Betriebsdrücken entstehen daher hohe Temperaturen im Steuerspiegelkörper, die die Schmierfähigkeit des Öles im Lagerspalt herabsetzen und damit die Lebensdauer des Lagers verkürzen. Nachteilig ist diese. Wärme darüber hinaus durch ihre ungleichmäßige Temperaturverteilung. In der Nähe der Steuerschlitze ist die Temperatur des Steuerspiegelkörpers beispielsweise wesentlich geringer als in ihren äußeren Zonen, da in der Nähe der Steuerschlitze reichlich Lecköl zur Schmierung vorhanden ist und durch die Steuerschlitze strömendes Druckmittel ständig Wärme abführt. Die ungleichmäßige Temperaturverteilung im Steuerspiegelkörper bewirkt Volumenänderungen und damit Verformungen des Steuerspiegelkörpers, die die Abdichtung merklich verschlechtern. In known hydraulic fluid axial piston pumps the cylinder drum heats up due to internal friction in the working medium from the working areas starting from the pump cylinder, very strong. This heating is intensified by the frictional heat the one lying in the same area and pressed against the control plate body at high speed circumferential face of the cylinder drum. Especially with machines with high performance at very high operating pressures, therefore, high temperatures arise in the control plate body, which the Reduce the lubricity of the oil in the bearing gap and thus shorten the service life of the bearing. This is a disadvantage. In addition, heat due to its uneven temperature distribution. Nearby the control slots, the temperature of the control mirror body is, for example, much lower than in their outer zones, as there is plenty of leakage oil for lubrication in the vicinity of the control slots and Pressure medium flowing through the control slots continuously dissipates heat. The uneven temperature distribution in the control plate body causes volume changes and thus deformations of the control plate body, which noticeably deteriorate the seal.

Es ist bekannt, durch Drucktaschen die Flächenpressung zwischen der Zylindertrommel und dem Steuerspiegel niedrig zu halten und die an der Gleitfläche auftretenden Reibungskräfte herabzusetzen. Doch die quer zur Bewegungsrichtung angeordneten Taschen unterbrechen den Schmierfilm. Ein Temperaturausgleich im Steuerspiegel findet nicht statt.It is known, the surface pressure between the cylinder drum and the by pressure pockets To keep the control plate low and to reduce the frictional forces occurring on the sliding surface. But the pockets, which are arranged at right angles to the direction of movement, interrupt the lubricating film. A temperature compensation does not take place in the control table.

ίο Weiter ist bekannt, den äußeren Bereich des Steuerspiegels durch einen Kanal mit Schmiermittel zu versorgen, der seinerseits mit einem das hydraulische Mittel führenden Teil in Verbindung steht und mit einer Vorrichtung zur Regelung der durchtretenden Schmiermittelmenge versehen ist. Auch bei dieser Bauart wird kaum Wärme vom Steuerspiegel abgeführt und nichts getan, um eine unsymmetrische Erwärmung des Steuerspiegels zu verhindern.ίο The outer area of the control plate is also known to be supplied with lubricant through a channel, which in turn is connected to the hydraulic Means leading part is in connection and with a device for regulating the passing through Amount of lubricant is provided. With this design, too, hardly any heat is dissipated from the control plate and nothing has been done to prevent asymmetrical heating of the control plate.

Es ist auch schon eine Druckölschmierung einerIt is already a pressure oil lubrication one

ao Druckflüssigkeits-Axialkolbenmaschine bekannt, bei der auf dem Steuerspiegel der Maschine eine in zwei, jeweils der Hoch-, und der Niederdruckseite zugeordnete Halbkreise aufgeteilte Ringnut angeordnet ist. Während des Durchlaufs durch die Hochdruckseite wird diese Ringnut, d. h. deren der Hochdruckseite zugeordneter Halbkreisteil über ein Rückschlagventil ständig mit Drucköl vom Hochdruckraum der Maschine versorgt. Ein besonderer Abfluß, über den das Schmier-Drucköl wieder abgeführt wird, ist nicht vorgesehen. Nachteilig an dieser Maschine ist, daß sie nur jeweils die der Hochdruckseite zugeordnete Hälfte des Steuerspiegels schmiert. Eine genügende Abführung der entstehenden Wärme kann diese Maßnahme nicht bewirken. Die besonders bei hohen Betriebsdrücken auch an der der Niederdruckseite zugeordneten Hälfte des Steuerspiegels erzeugte Wärme wird nicht wesentlich beeinflußt, so daß der Steuerspiegel auch wieder örtlich unterschiedlich erhitzt wird und sich deshalb verformt.ao hydraulic fluid axial piston machine known, in which on the control plate of the machine one in two, each of the high and the low pressure side assigned semicircles is arranged divided annular groove. During the passage through the high pressure side, this annular groove, i. H. those of the high pressure side assigned semicircle part constantly with pressure oil from the high pressure chamber of the machine via a check valve provided. A special drain through which the lubricating pressure oil is discharged again is not provided. The disadvantage of this machine is that it only uses the half of the associated with the high pressure side Control plate lubricates. This measure cannot adequately dissipate the resulting heat cause. The half assigned to the low pressure side, especially at high operating pressures the heat generated by the control plate is not significantly affected, so that the control plate again is heated locally differently and is therefore deformed.

Es ist zwar bekannt, bei Axialkolbenmaschinen an der Schrägscheibe einen Kühlkanal auszubilden, durch den ständig ein ölstrom zum Kühlen der Schrägscheibe fließt. Jedoch hat diese Kühleinrichtung den Nachteil, daß sie den Steuerspiegel nicht kühlt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, übermäßige Erwärmung des Steuerspiegelkörpers einer eingangs erwähnten Druckflüssigkeits-Axialkolbenmaschine zu vermeiden.It is known to form a cooling channel on the swash plate in axial piston machines, through which a constant stream of oil flows to cool the swashplate. However, this has a cooling device the disadvantage that it does not cool the control plate. The invention is based on the object excessive heating of the control plate body of a hydraulic fluid axial piston machine mentioned at the beginning to avoid.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß auf dem Steuerspiegel und auf der rückseitigen Stirnfläche des als Steuerspiegelscheibe mit durchgehenden Steueröffnungen ausgebildeten Steuerspiegelkörpers mindestens je eine Ringnut mit einem den Durchfluß nicht drosselnden Querschnitt als Kühlkanal angeordnet ist, der über einen mit einer Drossel versehenenen Zuflußkanal mit Kühlflüssigkeit versorgbar und über einen Abflußkanal mit dem Innenraum des Maschinengehäuses verbunden ist.This is achieved according to the invention in that on the control plate and on the rear End face of the control mirror body designed as a control mirror disc with continuous control openings at least one annular groove each with a cross-section that does not restrict the flow as a cooling channel is arranged, which can be supplied with cooling liquid via an inflow channel provided with a throttle and is connected to the interior of the machine housing via a drain channel.

Auf diese Weise wird eine durch die Maschinenwärme hervorgerufene Aufheizung des Steuerspiegelkörpers verhindert, so daß sich die Schmierung zwischen Steuerspiegel und Zylindertrommel durch Viskositätsveränderung der Druckflüssigkeit nicht verschlechtern kann; auch werden dadurch Verwerfungen des Steuerspiegelkörpers durch dessen ungleichmäßige Erwärmung vermieden. Da der erfindungsgemäße Steuerspiegelkörper als Scheibe ausgestaltet ist, ist es möglich, durch bloßes Umdrehen des Steuer-In this way, the control plate body is heated up caused by the heat from the machine prevented, so that the lubrication between the control plate and cylinder drum due to a change in viscosity the hydraulic fluid cannot deteriorate; this also creates distortions the control plate body avoided by its uneven heating. Since the inventive Control plate body is designed as a disc, it is possible by simply turning the control

spiegelkörpers wahlweise die eine oder die andere Stirnseite derselben als Steuerspiegel zu verwenden. Damit erhöht sich die Lebensdauer der gesamten Axialkolbenmaschine.mirror body to use either one or the other end face of the same as a control mirror. This increases the service life of the entire axial piston machine.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ergibt sich dadurch, daß derZuflußkanal von demunter Niederdruck, aber unter einem höheren Druck als dem Umgebungsdruck (lata) stehenden Anschluß abgezweigt ist. Das zur Kühlung verwendete Druckmittel wird somit dem Niederdruckbereich entnom- : men, so daß die Druckverluste gering sind.
! Weitere Einzelheiten der Erfindung und zweckmä-¹ ßige Weiterbildungen sind nachstehend an Hand in ! der Zeichnung vereinfacht dargestellter Ausführungs- : beispiele näher erläutert. Es zeigtAn expedient further development of the invention results from the fact that the inflow channel is branched off from the connection which is under low pressure but at a higher pressure than the ambient pressure (lata). The pressure medium used for cooling is thus taken from the low pressure area, so that the pressure losses are low.
! Further details of the invention and zweckmä- ¹ ssige developments are following on the in! the drawing of simplified illustrated embodiments: examples explained in more detail. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Druckrlüssigkeits-Axialkolbenmaschine, 1 shows a longitudinal section through a pressure fluid axial piston machine,

Fig. 2 einen Querschnitt nach H-II in Fig. 1.
F i g. 1 zeigt das Gehäuse 1 einer als Pumpe verwendbaren Druckflüssigkeits-Axialkolbenmaschine, das von einem Deckel 2 verschlossen ist. In dem Gehäuse 1 ist in einem Gleitlager 4 eine Antriebswelle 6 und in einem Gleitlager 5 eine mit der Antriebswelle 6 verbundene Zylindertrommel 7 gelagert, die mit ihrer dem Gehäuse zugekehrten Stirnfläche 8 dichtend auf dem Steuerspiegel 9 einer Steuerspiegelscheibe 9, 10 gleitet. Die rückseitige Stirnfläche 11 der Steuerspiegelscheibe liegt fest am Gehäuseboden la an. Am Austritt der Antriebswelle aus dem Gehäuse ist eine Dichtung 12 angeordnet. In der Zylindertrommel 7 liegen Zylinder 13 mit Kolben 14, die durch Druckfedern 16 in Höhlungen 15 der Kolben auf eine Schrägscheibe 17 gedrückt werden. Die Schrägscheibe 17 ruht auf einer Stützplatte 18, die sich mit einer kugeligen Fläche 19 an dem Deckel 2 abstützt und in ihrer Schrägstellung mit Hilfe eines Hebels 20 verstellt werden kann.FIG. 2 shows a cross section according to H-II in FIG. 1.
F i g. 1 shows the housing 1 of a hydraulic fluid axial piston machine which can be used as a pump and which is closed by a cover 2. In the housing 1, a drive shaft 6 is mounted in a plain bearing 4 and a cylinder drum 7 connected to the drive shaft 6 is mounted in a plain bearing 5, the end face 8 facing the housing sliding sealingly on the control plate 9 of a control plate disk 9, 10. The rear end face 11 of the control mirror disk rests firmly on the housing base la . A seal 12 is arranged at the exit of the drive shaft from the housing. In the cylinder drum 7 there are cylinders 13 with pistons 14 which are pressed by compression springs 16 in cavities 15 of the pistons onto a swash plate 17. The swash plate 17 rests on a support plate 18 which is supported with a spherical surface 19 on the cover 2 and can be adjusted in its inclined position with the aid of a lever 20.

Jeder Zylinder ist durch eine Öffnung 21 mit der auf dem Steuerspiegel 9 gleitenden Stirnfläche 8 der Zylindertrommel 7 verbunden. Im Steuerspiegel liegen in gleicher Entfernung von der Drehachse eine mit iinem Einlaß 23 verbundene Niederdruck-Steueröffaung 24 und eine mit einem Auslaß 25 verbundene Hochdruck-Steueröffnung 26 (F i g. 2). Vom Einlaß 23 zweigt ein Zuflußkanal 27 mit einer darin angeordieten Drossel 28 ab. Dieser führt in einen ringnutför-"nigen Kühlkanal 30 der Stirnfläche 11 der Steuerspie- ^elscheibe 10. Der Ringkanal 30 ist über eine Zufluß-Bohrung 31 mit einem ringnutförmigen Kühlkanal 32 les Steuerspiegels 9 verbunden. Im Steuerspiegel 9 iegen diametral gegenüber der Einmündung der Zulußbohrung 31 Abflußöffnungen 33, 34 (F i g. 2), die zum entlasteten Innenraum 38 im Gehäuse 1 der Maschine führen.Each cylinder is through an opening 21 with the sliding on the control plate 9 end face 8 of Cylinder drum 7 connected. In the control plate there are one at the same distance from the axis of rotation in an inlet 23 connected low-pressure control port 24 and a high pressure control port 26 connected to an outlet 25 (FIG. 2). From the inlet 23 branches off an inflow channel 27 with a throttle 28 arranged therein. This leads into an annular groove Cooling channel 30 of the end face 11 of the control mirror disc 10. The annular channel 30 is via an inflow bore 31 connected to an annular groove-shaped cooling channel 32 les control mirror 9. In the control mirror 9 iegen diametrically opposite the confluence of the inlet bore 31, discharge openings 33, 34 (FIG. 2), the lead to the relieved interior space 38 in the housing 1 of the machine.

Von zwei Ringnuten 35, 36 zwischen den Kühlkanälen 30 und 32 und den Steueröffnungen 24 und 26 den Stirnflächen 9, 11 der Steuerspiegelscheibe 10 ist die Ringnut 36 über Schrägbohrungen 37 in der Zylindertrommel mit dem Innenraum 38 verbunden.Of two annular grooves 35, 36 between the cooling channels 30 and 32 and the control openings 24 and 26 the end faces 9, 11 of the control plate disk 10 is the annular groove 36 via inclined bores 37 in the cylinder drum connected to the interior 38.

Beim Arbeiten der Pumpe dreht sich die Zylindertrommel 7, in Blickrichtung der F i g. 2 gesehen, imWhen the pump is working, the cylinder drum 7 rotates in the direction of view of FIG. 2 seen in

ίο Uhrzeigersinn. Während die Öffnung 21 eines der Zylinder 13 die Niederdruck-Steueröffnung 24 überläuft, saugt der in seine äußere Totpunktstellung gehende Kolben 14 Flüssigkeit aus dem Einlaß 23 an. Hat der Kolben die äußere Totpunktstellung erreicht, so ist die Verbindung zwischen Öffnung 21 und Niederdruck-Steueröffnung 24 unterbrochen und der Druckhub beginnt. Im weiteren Verlauf der Umdrehung der Zylindertrommel 7 trifft die Öffnung 21 auf ■ die Hochdruck-Steueröffnung 26, in der Förderdruck herrscht. Der Inhalt des Zylinders wird zum Auslaßίο clockwise. While the opening 21 of one of the cylinders 13 overflows the low-pressure control opening 24, sucking the going into its outer dead center position Piston 14 supplies liquid from inlet 23. When the piston has reached the outer dead center position, so the connection between opening 21 and low-pressure control opening 24 is interrupted and the Printing stroke begins. In the further course of the revolution of the cylinder drum 7, the opening 21 hits ■ the high-pressure control opening 26, in which the delivery pressure prevails. The contents of the cylinder become the outlet

25 hinausgeschoben. Ist der innere Totpunkt erreicht, so ist die Verbindung zur Hochdruck-Steueröffnung unterbrochen und der Vorgang wiederholt sich.25 postponed. Once the inner dead center has been reached, the connection to the high pressure control port is established interrupted and the process repeats itself.

Während des ganzen Umlaufs der Zylindertrommel7 ist der Zuflußkanal 27 im Einlaß 23 über die Drossel 28 mit den Kühl- und Abflußkanälen 30 bis 34 der Steuerspiegelscheibe 10 verbunden, so daß ständig ein Teil der einströmenden Flüssigkeit diesen Weg fließt und die Steuerspiegelscheibe kühlt. Da die Kühlkanäle einen verhältnismäßig großen Querschnitt und damit kleinen Durchflußwiderstand haben, geht wenig Energie verloren, so daß der Druck im Einlaß nur geringfügig über dem Druck im Gehäuseinneren . (gewöhnlich Umgebungsdruck) liegen muß.
Die Schmierung des Steuerspiegels 9 erfolgt von innen nach außen bis zur Ringnut 36 durch Druckflüssigkeit unmittelbar von den Steueröffnungen 24,During the entire cycle of the cylinder drum 7, the inflow channel 27 in the inlet 23 is connected via the throttle 28 to the cooling and outflow channels 30 to 34 of the control plate disc 10, so that part of the inflowing liquid constantly flows this way and cools the control plate disc. Since the cooling channels have a relatively large cross-section and thus a small flow resistance, little energy is lost, so that the pressure in the inlet is only slightly higher than the pressure in the interior of the housing. (usually ambient pressure) must be.
The control plate 9 is lubricated from the inside out as far as the annular groove 36 by pressure fluid directly from the control openings 24,

26 aus. Sich in dieser Nut ansammelnde heiße Druckflüssigkeit wird durch die am Umfang der Zylindertrommel verteilten Schrägbohrungen 37 nach außen geschleudert.26 off. The hot hydraulic fluid that collects in this groove is released by the pressure on the circumference of the cylinder drum distributed inclined bores 37 thrown outwards.

Die zu beiden Seiten des Kühlkanals 32 liegende Stirnfläche des Steuerspiegels wird vom Kühlstrom dieses Kanals geschmiert.The end face of the control plate lying on both sides of the cooling channel 32 is controlled by the cooling flow this channel lubricated.

Natürlich kann der Zuflußkanal 27 — nicht wie in Fig. 1 dargestellt— auch unabhängig vom Niederdruckanschluß 23 der Axialkolbenmaschine mit Druckflüssigkeit versorgt werden. Der Druck im Zuflußkanal kann dabei z. B. von einer Hilfspumpe mit Druckhalteventil oder auch aus dem Hochdruckanschluß abgeleitet und über ein Druckbegrenzungsventil bestimmt werden.Of course, the inflow channel 27 - not as shown in FIG. 1 - can also be independent of the low-pressure connection 23 of the axial piston machine are supplied with hydraulic fluid. The pressure in the inflow channel can z. B. from an auxiliary pump with pressure control valve or from the high pressure connection derived and determined via a pressure relief valve.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Cooling device for the control plate body of a pressure fluid axial piston machine (Pump or motor) with an annular channel outside the two kidney-shaped control openings, the constant liquid via a supply channel from one of the liquid connections of the machine is feedable, characterized in that that on the control plate (9) and on the rear face (11) of the control plate disc (10) control plate body formed with continuous control openings (24, 26) at least one annular groove each with a cross-section that does not restrict the flow as Cooling channel (30, 32) is arranged, which is provided via an inflow channel provided with a throttle (28) (27) can be supplied with cooling liquid and via a drain channel (33, 34) with the interior (38) of the machine housing (1) is connected.

2. Cooling device according to claim 1, characterized in that the inflow channel (27) of the connection which is under low pressure, but under a pressure higher than ambient pressure (23) is branched.

3. Cooling device according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling channel (30, 32) runs parallel to the circumference of the control plate body and that the drainage channel (33, 34) is arranged diametrically opposite the inflow channel (31).