DE1528528C

DE1528528C - Device for axially supporting the pistons of axial piston machines (pumps or motors) on their swash plates

Info

Publication number: DE1528528C
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. 4330 Mülheim Benthake
Original assignee: Rheinstahl Hüttenwerke AG, 4300 Essen
Publication date: 1971-11-04

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum axialen Abstützen der Kolben von Axialkolbenmaschinen (Pumpen oder Motoren) auf deren Schiefscheibe über in einer Haltescheibe mit Spiel geführte Gleitschuhe, welche sich auf der Schiefscheibe mittels einer. Zwischenscheibe abstützen, wobei die Gleitschuhe und die Zwischenscheibe auf ihren Rückseiten mit Aussparungen versehen sind, denen durch die hohlen Kolben Drucköl zugeführt wird.The invention relates to a device for axially supporting the pistons of axial piston machines (Pumps or motors) on their swash plate guided over in a retaining plate with play Slide shoes, which are located on the swash plate by means of a. Support the intermediate washer with the sliding blocks and the intermediate disc are provided with recesses on their backs through which pressurized oil is supplied to the hollow piston.

Je nach dem Verstellwinkel der Schiefscheibe treten zwischen den Kolben und der Schiefscheibe große axiale Stützkräfte auf, deren Aufnahme insofern noch erschwert wird, als die Bewegung der Kolbengleitschuhe auf der Schiefscheibe nicht kreisförmig, sondern mehr oder weniger elliptisch ist.
- Es ist bekannt, die Kolben von Axialkolbenmaschinen auf der Schiefscheibe oder der Taumelscheibe mittels einer Zwischenscheibe abzustützen, die auf ihrer Rückseite mit einem Wälzlager versehen ist (deutsche Patentschrift 593 597 und deutsche Auslegeschrift .1.070 031). Bei der Schiefscheibenmaschine ist für die Mitnahme der Zwischenscheibe mit dem Umlauf der Kolben durch besondere Mittel Sorge getragen, so daß nur das Wälzlager eine reine Umlaufbewegung ausführt, wofür die Kolbenköpfe ungeeignet sind. Es ist auch bekannt, statt eines Wälzlagers ein höher belastbares Segmentlager (deutsche Patentschrift 820 241) zu verwenden. Bei Schrägtrommelmaschinen hat man die Rückseite der Triebscheibe mit Entlastungsnuten versehen, welche von einem durch die hohlen Kolben geförderten Druckölteilstrom beaufschlagt werden (deutsche Patentschrift 957 804). Diese Ausführungen haben bei vorgegebener Baugröße Und hoher Belastung nur eine unbefriedigende Lebensdauer.Depending on the adjustment angle of the swash plate, large axial support forces occur between the piston and the swash plate, the absorption of which is made even more difficult because the movement of the piston sliding shoes on the swash plate is not circular, but more or less elliptical.
- It is known to support the pistons of axial piston machines on the swash plate or the swash plate by means of an intermediate plate which is provided with a roller bearing on its rear side (German Patent 593 597 and German Auslegeschrift .1.070 031). In the swash plate machine, special means are used to drive the intermediate plate along with the rotation of the piston, so that only the roller bearing performs a pure rotary movement, for which the piston heads are unsuitable. It is also known to use a segment bearing with a higher load capacity (German patent 820 241) instead of a roller bearing. In inclined drum machines, the back of the drive pulley is provided with relief grooves, which are acted upon by a partial flow of pressurized oil conveyed through the hollow pistons (German patent specification 957 804). With a given size and high load, these designs only have an unsatisfactory service life.

Um den großen Kolbenkräften besser Rechnung zu tragen, sind die Kolbenköpfe mit Gleitschuhen versehen worden, welche eine größere Stützfläche als die Kolbenköpfe auf der Schiefscheibe haben (deutsche Patentschrift 829 553). Diese Gleitschuhe der Kolben sind auf der Unterseite mit Aussparungen versehen, welche von einem durch die hohlen Kolben geleiteten Druckölteilstrom beaufschlagt werden und so zu einer Entlastung der Gleitschuhe von den Kolbenkräften beitragen sollen.In order to better take into account the large piston forces, the piston heads are provided with sliding blocks which have a larger support surface than the piston heads on the swash plate (German Patent 829,553). These piston sliding shoes are provided with recesses on the underside, which are acted upon by a partial flow of pressurized oil passed through the hollow piston and thus become a Relief of the sliding shoes from the piston forces should contribute.

Dabei treten jedoch eine Reihe von Schwierigkeiten auf. Wenn größere Leckverluste vermieden werden sollen, muß auch bei entlasteten Kolben (Ansaugen) noch eine genügend große Kolbenrestkraft vorhanden sein, die den Schuh an die Schiefscheibe drückt und die von der restlichen Anlagefläche aufgenommen werden muß. Jedoch kann sich auf der verhältnismäßig schmalen Fläche um die Aussparungen der Kolbenschuhe herum schon im Hinblick auf die hierbei auftretenden Kippmomente kein genügender hydrodynamischer Schmierkeil ausbilden. Es kommt daher zu Mischreibung, welche bei hohen Gleitgeschwindigkeiten zu einem entsprechend großen Verschleiß der Gleitschuhe führt und ein Fressen begünstigt. ■However, there are a number of difficulties involved. If major leakage losses are avoided should be, a sufficiently large residual piston force must also be with the piston unloaded (suction) be present, which presses the shoe against the swash plate and which is taken up by the rest of the contact surface must become. However, the relatively narrow area around the recesses The piston shoes around are not sufficient with regard to the overturning moments that occur here Form hydrodynamic lubricating wedge. There is therefore mixed friction, which occurs at high Sliding speeds lead to a correspondingly high wear of the sliding shoes and favors seizure. ■

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bereits eine Zwischenscheibe zwischen-den Gleitschuhen und der Schiefscheibe angeordnet worden, die als reine Verschleißscheibc arbeitet und unabhängig vom Umlauf der Gleitschuhe allein durch Reibung mitgenommen wird (USA.-Patentschriften 2 699 123 und 3 246 577). Um die zu übertragenden Stützkräfte möglichst zu reduzieren, ist die Zwischenscheibe ähnlich den Gleitschuhen auf ihrer Rückseite mit Aussparungen zu versehen, denen zur Entlastung durch die Zwischenscheibe hindurch von den hohlen Kolben und Gleitschuhen her Drucköl zugeführt wird. Auch durch eine solche Bauart wird jedoch das Problem einer hohen Belastbarkeit nicht befriedigend gelöst. Das ist vor allem darauf zurückzuführen, daß der kombinierten Bewegung der Gleitschuhe auf der Zwischenscheibe, bestehend aus der Rotationsbewegung um die Maschinenachse und der bei jeder Umdrehung einmal radial hin und her gehenden Pendelbewegung, nicht genügend Rechnung getragen wird. . Die Erfindung geht aus von der letztgenannten Bauweise, bei der sich die Kolben auf der Schiefscheibe über in einer Haltescheibe mit Spiel geführten Gleitschuhe und eine Zwischenscheibe abstützen, wobei die Gleitschuhe und die Zwischenscheibe auf ihren Rückseiten mit Aussparungen versehen sind, denen durch die hohlen Kolben Drucköl zugeführt wird.To avoid these disadvantages, there is already an intermediate disk between the sliding blocks and the Swash plate has been arranged, which works as a pure wear disc and is independent of the circulation the sliding blocks are carried along by friction alone (USA patents 2 699 123 and 3 246 577). In order to reduce the supporting forces to be transmitted as much as possible, the washer is Similar to the sliding shoes, to be provided with recesses on their rear side for relief pressure oil is supplied through the intermediate disk from the hollow pistons and sliding shoes. Even with such a design, however, the problem of a high load capacity is not satisfactorily solved. This is mainly due to the fact that the combined movement of the sliding shoes on the Intermediate disk, consisting of the rotational movement around the machine axis and that with each revolution once a radial reciprocating pendulum motion is not sufficiently taken into account. . The invention is based on the last-mentioned construction, in which the pistons are on the swash plate support via sliding shoes guided in a retaining disk with play and an intermediate disk, the sliding blocks and the washer are provided with recesses on their rear sides, to which pressurized oil is supplied through the hollow pistons.

Sie hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Einrichtung zum Abstützen der Kolben auf der Schiefscheibe einer Axialkolbenmaschine der obengenannten Bauart zu schaffen, welche eine weit höhere Belastungsfähigkeit und Lebensdauer aufweist als die bekannten Bauarten. It has set itself the task of creating a device for supporting the piston on the swash plate of a To create an axial piston machine of the type mentioned above, which has a much higher load capacity and has a service life than the known types.

Als Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, die Zwischenscheibe im Sinne einer an sich bekannten, drehfesten Verbindung mit den Kolben durch einen Mitnehmer mit der Haltescheibe der Gleitschuhe zu verbinden und die auf der Rückseite der Zwischenscheibe jeweils unter einem Gleitschuh befindlichen Aussparungen von an sich bekannten, segmentartigen, zu ihren radialen Begrenzungsnuten hin abgeschrägten Feldern zu umgeben, wobei die Aussparungen eine solche Flächengröße haben, daß die Kolbenkräfte nur bis annähernd zur Höhe ihrer Minimalkräfte aufgehoben werden.As a solution to this problem, the invention proposes that the intermediate disk in the sense of a per se known, non-rotatable connection with the piston by a driver with the retaining disk of the To connect sliding shoes and on the back of the intermediate disk each under a sliding shoe located recesses of known, segment-like, to their radial delimiting grooves to surround sloping fields, the recesses have such an area that the piston forces are only canceled up to approximately the level of their minimum forces.

Bei der erfindungsmäßigen Einrichtung ist die Umlaufbewegung der Gleitschuhe gegenüber der Zwischenscheibe mit Hilfe der drehfesten Verbindung zwischen beiden von ihren kleinen, radial gerichteten Pendelbewegungen getrennt. An den Gleitschuhen treten infolge ihrer geringen Gleitgeschwindigkeit auf der Zwischenscheibe trotz Mischreibung an ihren schmalen Tragflächen kein nennenswerter Verschleiß und keine nennenswerte Erwärmung auf. Der hohen Gleitgeschwindigkeit zwischen der Zwischenscheibe und der Schiefscheibe kann andererseits vermöge der zur Verfügung stehenden großen Tragfläche durch die Erzeugung eines sich mit Sicherheit ausbildenden hydrodynamischen Schmierkeiles in Verbindung mit der hydrostatischen Entlastung durch das Drucköl leicht Rechnung getragen werden, so daß auch hierIn the device according to the invention, the orbital movement of the sliding shoes is relative to the intermediate disk with the help of the non-rotatable connection between the two of their small, radially directed Pendulum movements separated. Occur on the sliding shoes as a result of their low sliding speed The intermediate disk shows no noticeable wear despite mixed friction on its narrow wings and no significant warming. The high sliding speed between the washer and the swash plate can on the other hand by virtue of the large airfoil available the creation of a hydrodynamic lubricating wedge that is sure to develop in connection with the hydrostatic relief by the pressure oil can easily be taken into account, so that here too

nur ein sehr geringer Verschleiß eintritt, wobei durch die Maßgabe, daß die hydrostatische Entlastung nur bis annähernd zur Höhe der minimalen Kolbenkräfte (Ansaugen) vorgenommen werden soll, dafür gesorgt ist, daß auch die Leckverluste in Grenzen gehalten werden.only a very little wear occurs, with the proviso that the hydrostatic relief only until approximately the level of the minimum piston forces (suction) is to be made is that the leakage losses are kept within limits.

Durch die Kombination teilweise für sich bekannter Merkmale wird infolge der Möglichkeit der Auslegung jeder Lagerung nach optimalen Gesichtspunkten eine wesentlich höhere Belastung bei sehr geringem Verschleiß erreicht. Als weitere Folge der erfindungsgemäßen Anordnung kann das Gewicht der Gleitschuhe gesenkt und die Drehzahl der Maschine erhöht werden.The combination of features, some of which are known per se, makes the design possible every storage according to optimal criteria a significantly higher load with very little Wear reached. As a further consequence of the arrangement according to the invention, the weight of the sliding shoes decreased and the speed of the machine increased.

Hierbei wirkt es sich günstig aus, daß den mit steigender Drehzahl größer v/erdenden Massenkräften der Kolben und Gleitschuhe durch die gleichzeitig größer werdende Tragfähigkeit des hydrodynamischen Schmierkeiles Rechnung getragen wird.It has a favorable effect here that the inertia forces which become greater with increasing speed are grounded the piston and sliding shoes due to the simultaneously increasing load-bearing capacity of the hydrodynamic Lubricating wedge is taken into account.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Sehiefscheibentrieb mit der erfindungsgemäßen Abstützeinrichtung, Fig. 1 shows a longitudinal section through a visual disk drive with the support device according to the invention,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Unterseite der Zwischenscheibe. 2 shows a plan view of the underside of the intermediate disk.

Es bezeichnet 1 die umlaufende Zylindertrommel und 2 die Kolben. 3 ist die nicht umlaufende Schiefscheibe, auf welcher sich die Kolben 2 bei Drehung der Zylindertrommel 1 abstützen. Die Schiefscheibe 3 ist um eine Achse schwenkbar, um den Kolbenhub verändern zu können.It denotes 1 the rotating cylinder drum and 2 the piston. 3 is the non-rotating swash plate, on which the pistons 2 are supported when the cylinder drum 1 rotates. The swash plate 3 can be pivoted about an axis in order to be able to change the piston stroke.

[■ Die Kolben 2 tragen an ihren kugelartig ausgebildeten Köpfen 4 Gleitschuhe 5, welche auf der Unterseite mit einer Aussparung 6 versehen sind, die über die Bohrung 7 und die Kolbenbohrung 8 mit dem Arbeitsraum des Zylinders in Verbindung steht. [■ The pistons 2 carry on their spherical heads 4 sliding shoes 5, which are provided on the underside with a recess 6 which is connected to the working space of the cylinder via the bore 7 and the piston bore 8.

Die Kolbenschuhe 5 stützen sich über die Zwischenscheibe 9 auf der Schiefscheibe 3 ab. Die Zwischenscheibe 9 ist durch den Zapfen 10 auf der Schiefscheibe drehbar geführt. Sie, wird mittels der Stifte 11 von der Haltescheibe 12 mitgenommen, die die Gleitschuhe 5 mit Spiel führt. Die Zwischenscheibe 9 hat auf der Rückseite an den den Gleitschuhen gegenüberliegenden Stellen Aussparungen 13 von solcher Flächengröße, daß das durch die Bohrung 14 zugeführte Drucköl ähnlich wie bei den Gleitschuhen einen solchen Gegendruck ausübt, daß die Kolbenkräfte annähernd bis zur Höhe der Mininialkräfte hydrostatisch aufgenommen werden. Die Aussparungen 13 der Zwischenscheibe 9 sind von segmentartigen Feldern 15 umgeben, die zwecks Ausbildung eines guten hydrodynamischen Schmierkeils zu ihren radialen Begrenzungsnuten hin leicht abgeschrägt sind. Die Aussparungen 13 sind ferner von Nuten 16 begrenzt. Zur Ölabführung aus letzteren dienen Bohrungen 17.The piston shoes 5 are supported on the swash plate 3 via the intermediate plate 9. The intermediate disk 9 is rotatably guided by the pin 10 on the swash plate. You, by means of the pins 11 taken by the retaining disk 12, which guides the sliding blocks 5 with play. The intermediate disk 9 has on the back at the points opposite the sliding shoes, recesses 13 of such Area size that the pressure oil supplied through the bore 14 is similar to that of the sliding shoes exerts such a back pressure that the piston forces almost up to the level of the minimum forces be absorbed hydrostatically. The recesses 13 of the intermediate disk 9 are segment-like Fields 15 surrounded, the purpose of forming a good hydrodynamic lubricating wedge to their radial Limiting grooves are slightly beveled. The recesses 13 are also delimited by grooves 16. Bores 17 are used to drain oil from the latter.

Claims

Claim:

Execution to axially support the pistons of axial piston machines (pumps or Motors) on their swash plate via sliding shoes guided in a retaining plate with clearance, which are supported on the swash plate by means of an intermediate plate, the sliding shoes and the intermediate disk are given away with recesses on their backs pressurized oil is supplied through the hollow piston, characterized in that the washer (9) in the sense of a known, non-rotatable connection with the piston through a driver (11) is connected to the retaining disk (12) of the sliding shoes (5), and which on the back of the intermediate disk (9) each under a sliding shoe located recesses (13) of segment-like, known per se, bevelled towards their radial delimiting grooves (16) Fields (15) are surrounded, the 'recesses (13) such an area size have that the piston forces are only canceled up to approximately the level of their minimum forces will.

1 sheet of drawings