DE2130514A1

DE2130514A1 - Axial piston machine with springs, which press a cylinder drum and a pressure plate against the respective counter components

Info

Publication number: DE2130514A1
Application number: DE19712130514
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl-Ing Heyl
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1971-06-19
Filing date: 1971-06-19
Publication date: 1972-12-21

Description

Axialkolbeninaschine mit Federn,welche eine Zylindertrommel und eine Andrückplatte gegen die jeweiligen Gegenbauteile drücken Die Erfindung betrifft eine als Pumpe oder Motor arbeitende Axialkolbenmaschine mit Kolben, die in Zylindern in einer gegen einen Steuerspiegel am Gehäuse anlaufenden Zylindertrommel verschiebbar sind und mit einer Kolbenführungsebene, längs der die Kolben geführt werden'rund mit einer Andrückplatte, die mit jeweils einem Kolben verbundene Teile gegen die Kolbenftihrungsebene drückt und mit zwei Federn, wobei die Zylindertrommel durch Federkraft gegen den Steuerspiegel gedrückt wird und wobei die Andrückplatte durch Federkraft gegen die mit dem Kolben verbundenen Teile drückt.Axial piston machine with springs, which have a cylinder drum and a Press pressure plate against the respective mating components. The invention relates an axial piston machine working as a pump or motor with pistons in cylinders slidable in a cylinder drum running against a control plate on the housing are and with a piston guide plane along which the pistons are guided with a pressure plate, which each with a piston connected parts against the Piston guide plane pushes and with two springs, whereby the cylinder drum through Spring force is pressed against the control plate and the pressure plate through Spring force presses against the parts connected to the piston.

Um bei einer solchen Maschine ein Anliegen der Zylindertrommel gegen den Steuerspiegel im Betrieb mit einer hinreichenden Kraft zu sichern, sind vom Druck des Arbeitsmediums beaufschlagte Flächen vorgesehen. Damit die Maschine bei Inbetriebnahme und bei anderen Betriebszuständen, bei denen noch kein Druck des Arbeitsmediuss vorhanden ist arbeitsfähig ist, muß eine Feder vorhanden sein, die die Zylin dertrommel gegen den Steuerspiegel druckt, wenn kein Arbeit mediumsdruck vorhanden ist, Die Kolben kehren ihre Verschieberichtung im Zylinder bei jedem Umlauf der Zylindertrommel zweimal um. Die dabei auftretenden Massenkräfte sind drehzahlabhängig. Die Feder, die ein Abheben der Kolbengleitschuhe von der Kolbenführungsgleitebene verhindern soll,-muß deshalb bei Axialkolbenmaschinen, die für höhere Drehzahlen zugelassen sind, ziemlich stark sein und zwar erheblich stärker als die Feder, die zum Andrücken der Zylindertrommel an den Steuerspiegel dient. Bei einer bekannten Einrichtung sind zwei verschieden starke Federn räumlich hintereinander um die Welle der Axialkolbenmaschine herum koaxial zu dieser angeordnet, wobei die schwächere Feder zum Andrücken der Zylindertrommel gegen den Steuerspiegel dient und zu diesem Zweck einerseits gegen die Zylindertrommel, andererseits gegen die Welle und über diese gegen ein Wellenlager abgestützt ist und wobei die stärkere Feder zum Andrücken der Andrückplatte dient, wobei die Bauteile, die die Kräfte der Federn übertragen, sich an einer Stelle durchdringen-und die die Kräfte aneinander vorbeiführen (DTOS i 945 434.3). Diese Anordnung stellt zwar ihrerseits einen wesentlichen Fortschritt gegenüber den bis zu diesem Zeitpunkt bekannten Anordnungen dar, bei denen nur eine Feder vorgesehen ist, die zwischen Zylindertrommel und Andrückplatte eingespannt ist, so daß entweder die Kraft für das Andrücken der Andrückplatte bei höheren Drehzahlen zu gering ist oder - und das wird meist der Fall sein - die Zylindertrommel mit einer unnötig hohen Kraft belastet wird und damit unnötig hohem Verschleiß bzw. unnötig hoher Reibung im Betrieb unterworfen ist. Trotzdem aber ist bei dieser neueren Anordnung immer noch eine sehr starke und damit kostspielige Feder für das Andrücken der Andrückplatte erforderlich.In order to counter a concern of the cylinder drum in such a machine to secure the control plate during operation with sufficient force are from Pressure of the working medium acted upon surfaces provided. So that the machine at Commissioning and in other operating states, where still no pressure of the working medium is available, a spring must be available be that the cylinder drum prints against the control plate when no work medium pressure is present, the pistons reverse their direction of displacement in the cylinder twice with each revolution of the cylinder drum. The resulting mass forces are speed dependent. The spring that causes the piston sliding shoes to lift off the To prevent the sliding plane of the piston guide - must therefore in axial piston machines, that are approved for higher speeds can be quite strong and considerably stronger than the spring that presses the cylinder drum against the control plate serves. In a known device, two springs of different strength are three-dimensional arranged one behind the other around the shaft of the axial piston machine coaxially to this, the weaker spring for pressing the cylinder drum against the control plate serves and for this purpose on the one hand against the cylinder drum, on the other hand against the shaft and is supported by this against a shaft bearing and the stronger The spring is used to press the pressure plate, the components that generate the forces the springs are transmitted, penetrate each other in one place - and which the forces on each other Pass by (DTOS i 945 434.3). This arrangement in turn represents an essential one Progress over the arrangements known up to this point in time which only one spring is provided between the cylinder drum and pressure plate is clamped, so that either the force for pressing the pressure plate at higher speeds is too low or - and this will usually be the case - the cylinder drum is loaded with an unnecessarily high force and thus unnecessarily high wear and tear or is subjected to unnecessarily high friction during operation. Nevertheless, this is newer Arrangement still a very strong and therefore expensive spring for pressing the pressure plate required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,mit möglichst schwachen,einfach herzustellenden Federn auszukommen, um die erforderlichen Kräfte aufzubringen und trotzdem sowohl die Andrückplatte als auch die Zylindertrommel mit jeweils einer.The invention is based on the object with the weakest possible, simple To be produced springs get along in order to apply the necessary forces and nevertheless both the pressure plate and the cylinder drum with one each.

Kraft der zweckmäßigsten. Größe anzudrücken.Force of the most expedient. Size to press.

Gemäß der Erfindung. ist zu diesem Zweck bei einer Axialkolbenmaschine der eingangs genannten Art mit zwei Federn eine der -beiden Federn, wie an sich bekannt, zsischen-der Zylindertrommel und der,Andrückplatte eingespannt und ist die andere Feder zwischen der Andrückplatte und einem im Gehäuse abgestützten Bauteil eingespannt, mit der Folge, daß nur eine der Federn nur zum Andrücken eines der anzudrückenden Teile, nämlich der Andrückplatte,dient und daß die andere Feder sowohl zum Andriicken der Zylindertrommel als auch der Andrückplatte dient, so daß auf die Andrückplatte die von beiden Federn ausgeübten Kräfte zusammeg inwirken, während auf die Zylindertrommel nur die Kraft einer der beiden Federn einwirkt. Da beide Federn gemeinsam auf die Andrückplatte einwirken und damit gemeinsam die Kraft erzeugen, von der erforderlich ist, daß sie die größere ist, kann jede der beiden Federn schwächer sein, als wenn nur sie alleine diese größere Kraft aufbringen müßte. Andererseits wird die Kraft einer entsprechend dimensionierten der beiden Federn zum Andrücken der Zylindertrommel ausgenutzt, so daß nicht für diesen Zweck zusätzlich eine weitere Kraft durch eine weitere Feder erzeugt werden muß. Obwohl aber eine Feder in an sich bekannter Weise sowohl auf die Zylindertrommel als auch auf die Andrückplatte einwirkt, wirkt auf jedes dieser Bauteile im Endergebnis eine Kraft der für dieses Bauteil jeweils zweckmäßigen Größe.According to the invention. is for this purpose in an axial piston machine of the type mentioned with two springs one of the two springs, as per se known, zsischen-the cylinder drum and the, pressure plate clamped and is the other spring between the pressure plate and a component supported in the housing clamped, with the result that only one of the springs is only used to press one of the parts to be pressed, namely the pressure plate, and that the other spring both for pressing the cylinder drum as well as the pressure plate is used, so that on the pressure plate the forces exerted by the two springs interact while only the force of one of the two springs acts on the cylinder drum. Because both Springs act together on the pressure plate and thus jointly generate the force which is required to be the larger, each of the two springs may be weaker as if she alone had to muster this greater force. on the other hand is the force of one of the two springs that is appropriately dimensioned to press against it the cylinder drum is exploited, so that there is no additional one for this purpose Force must be generated by another spring. Although a feather in on known way both on the cylinder drum and on the pressure plate acts, a force acts on each of these components in the end result for this Component appropriate size in each case.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß die zwischen der Zylindertrommel und der Andruckplatte eingespannte Feder~gegen einen Stützring abgestützt ist, der geten mlelhlere Stützbolzen abgestützt ist, die in zumindest aa.el annähernd zurzylindertrommelachse in der Zylindertrommel angeordneten Bohrungen längs verschiebbar gelagert sind, wobei diese Stützbolzen sich gegen einen Kugelkappenkörper abstützen, der gegen die Andrückplatte anliegt.In an expedient embodiment of the invention it is provided that that between the cylinder drum and the pressure plate clamped Spring ~ is supported against a support ring, which is supported by hollow support bolts is that in at least aa.el approximately to the cylinder drum axis in the cylinder drum arranged bores are mounted longitudinally displaceable, these support bolts support themselves against a spherical cap body that rests against the pressure plate.

Weiterhin ist' in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die nur auf die Andrückplatte einwirkende Feder gegen eine Buchse abgestützt ist, die gegen den Stützring abgestützt ist, gegen den auch die zwischen Zylindertrommel und Andrückplatte eingespannte Feder abgestützt ist0 Ein weiteres Problem bei derartigen Äxialkolbenmaschinen besteht darin, daß bei unvorteilhaftei Zusammentreffen mehrerer Kräfte in ungünstigen Betriebszuständen,beispielsweise unvorhergesehenem Druck -im Arbeitsmedium auf der Hochdruck- und bzw. oder auf der Niederdruckseite ggf. bei gleichzeitigem Einwirken von Massenkräften auf die Zylindertrommel bei axialer Beschleunigung der ganzen Maschine Zustände auftreten können, bei denen die Zylindertrommel vom Steuerspiegel abhebt. Ist die Zylindertrommel in der bisher bekannten Weise nur durch Federn abgestützt, so-wird ein solches Abheben bei bestimmten Betriebszuständen durch diese Federn nicht verhindert.Furthermore, it is provided in an expedient embodiment of the invention, that the spring acting only on the pressure plate is supported against a bushing is, which is supported against the support ring, against which also between the cylinder drum and pressure plate clamped spring is supported0 Another problem with such Äxialkolbenmaschinen consists in the fact that several unfavorable coincidences Forces in unfavorable operating conditions, such as unforeseen pressure -im Working medium on the high pressure and / or on the low pressure side, if applicable simultaneous action of inertial forces on the cylinder drum with axial acceleration the whole machine states can occur in which the cylinder drum from Control plate lifts. Is the cylinder drum in the previously known way only Supported by springs, such a lifting is in certain operating states not prevented by these springs.

Dieses Abheben hat aber mit großer Wahrscheinlichkeit eine Zerstörung von wesentlichen Maschinenteilen zur Folge. Einer wesentlichen Weiterausgestaltung der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, trotz des Ausübens der jeweils optimalen Andrückkraft im -Normalbetr'ieb ein Abheben der Zylindertrommel zumindest bis äuf ein zulässiges MaßZMerhindern.However, this lift-off has a high probability of being destroyed of essential machine parts. A major development the invention is based on the object, in spite of exercising the optimum in each case Pressure force in normal operation a lifting of the cylinder drum at least up to a permissible measure ZMerhinder.

Gemäß einem.wesent.lic weiteren Schritt der Erfindung ist zu diesem Zweck ein die axiale Verschiebbarkeit der Zylindertrolumel gegenüber der Welle begrenzendes Bauteil vorgesehen.According to an essential further step of the invention is to this The purpose is to limit the axial displaceability of the cylinder roll relative to the shaft Component provided.

In zweckmäßiger Weiterausgestaltung dieses Schrittes der Erfindung ist vorgesehen, daß das die axiale Verschiebbarkeit der Zylindertrommel gegenüber der Welle begrenzende Bauteil eine Büchse ist, die mit geringem axialem Spiel zwischen einem Bund an der Zylindertrommel, gegen den die auf die Zylindertrommel einwirkende Feder anliegt, und einer gegen einen Bund an der Welle abgestützten Ringscheibe angeordnet ist und daß die Stützbolzen, die Bohrungen im Gehäuse durchdringen, entsprechende Bohrungen in der Ringscheibe durchdringen.In an expedient further development of this step of the invention it is provided that the axial displaceability of the cylinder drum is opposite the shaft limiting component is a sleeve with little axial play between a collar on the cylinder drum against which the one acting on the cylinder drum Spring rests, and a washer supported against a collar on the shaft is arranged and that the support bolts penetrate the holes in the housing, corresponding Penetrate holes in the washer.

Da die zum Andrücken der Andrückplatte erforderliche Kraft von den Massenkräften abhängig ist, nimmt sie mit der Drehzahl der Axialkolbenmaschine zu. Eine Feder vorgegebener Vorspannung muß für die bei der höchsten im Betrieb möglicherweise auftretende Drehzahl ausgelegt sein mit dem Erfolg, daß bei den zumindest bei Hydromotoren im Betrieb während eines großen Teiles der Gesamtbetriebszeit auftretenden geringeren Drehzahlen unnötig hohe Kraft ausgeübt wird. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung eine drehzahlabhängig die Vorspannung einer der Federn beeinflussende Vorrichtung vorgesehen.Since the force required to press the pressure plate from the Is dependent on inertial forces, it increases with the speed of the axial piston machine. A spring of a given preload must possibly be used for the highest in operation occurring speed be designed with the success that at least with hydraulic motors during a large part of the total operating time occurring during operation Speeds unnecessarily high force is exerted. To avoid this disadvantage is According to a further step of the invention, the bias voltage is dependent on the speed one of the springs influencing device is provided.

Diese Einrichtung kann beispielsweise ein Fliehgeuichts-Axialspreizring sein, der an der Stelle, an der die nur auf die Andrückplatte einwirkende Feder sich auf einen Stützring abstützt und bzw. oder an der die Stützbolzen sich auf einen Stützring abstützen, angeordnet sein kann. Da die Fliehgewichtsmasse nicht unzulässig groß sein darf im Verhältnis zu der Masse der Gesamtmaschine und da die von dieser Fliehgewichtsmasse erzeugte Axialkraft größer sein muß als die Vorspannkraft der Feder, bietet die Andrückeinrichtung gemäß der Erfindung eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zum Anbringen einer solchen drehzahlabhängig eine Axialkraft erzeugenden Vorrichtung, da diese-Vorrichtung nur auf eine der beiden Federn einzuwirken braucht und somit nicht die gesamte Vorspannkraft zu überwinden braucht, die auf die Andrückplatte einwirkt, sondern nur den der einen, mit dieser Vorrichtung zusammenwirkenden Feder zugeordneten Teil dieser Vorspannkraft.This device can, for example, be a Fliehgeuichts-Axialspreizring be the one at the point where the spring acting only on the pressure plate is supported on a support ring and / or on which the support bolts are located support a support ring, can be arranged. Because the flyweight mass is not may be impermissibly large in relation to the mass of the entire machine and since the Axial force generated by this flyweight mass must be greater than the pretensioning force the spring, the pressing device according to the invention offers a particularly advantageous one Possibility of attaching such a speed-dependent generating an axial force Contraption, since this device only needs to act on one of the two springs and thus does not need to overcome the entire preload force acting on the pressure plate acts, but only that of the one spring cooperating with this device assigned part of this prestressing force.

In der Zeichnung ist' ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes im Schnitt dargestellt.The drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention shown in section.

In dem Gehäuse i ist die Welle 2 mittels eines vorderen Kegelrollenlagers 3 gelagert. Die Steuerbodenaufnahme 4 ist mit dem Gehäuse 1-durch Schrauben 5 und Paßstifte 6 verbunden. Die Welle 2 ist in der Steuerbodenaufnahme mittels eines Kegelrollenlagers 7 gelagert.The shaft 2 is in the housing i by means of a front tapered roller bearing 3 stored. The control base holder 4 is connected to the housing 1-by screws 5 and Dowel pins 6 connected. The shaft 2 is in the control floor receptacle by means of a Tapered roller bearing 7 mounted.

Die Welle 2 weist eine Keilverzahnung 8 auf und die Zylindertrommel 9 weist eine entsprechende Keilverzahnung auf, durch die die Zylindertrommel 9 mit der Welle 2 drehfest verbunden ist. In den Zylindern 10 der Zylindertrommel 9 sind die Kolben 11 verschiebbar gelagert. Mittels je eines Kugelkopfes 12 ist jeder Kolben 11 mit einem Gleitschuh 13 verbunden, der gegen eine Kolbenführungsfläche 14 anläuft. Die Gleitschuhe 13 werden mittels einer Andrückplatte 15 gegen die Kolbenführungsfläche 14 gedrückt. Der kugelkappenörmige Körper 16 liegt gegen eine entsprechende Ausnehmung der Andrückplatte 15 an und drückt diese gegen die Bunde 17 der Gleitschuhe 13. Der kugelkappenförmige Körper 16 ist ebenfalls mit einer Keilverzahnung versehen, die in die Keilverzahnung der'Welle'8 eingreift.The shaft 2 has a spline 8 and the cylinder drum 9 has a corresponding spline, through which the cylinder drum 9 with the shaft 2 is rotatably connected. In the cylinders 10 of the cylinder drum 9 are the pistons 11 are slidably mounted. Each piston is by means of a ball head 12 11 is connected to a sliding shoe 13 which runs against a piston guide surface 14. The sliding shoes 13 are pressed against the piston guide surface by means of a pressure plate 15 14 pressed. The spherical cap-shaped body 16 lies against a corresponding recess the pressure plate 15 and presses it against the collars 17 of the sliding shoes 13. The spherical cap-shaped body 16 is also provided with a spline, which meshes with the splines of the 'shaft'8.

In der Zylindertrommel 9 sind Bohrungen 18 angeordnet, in denen Stützbolzen 19 längs verschiebbar gelagert sind, die sich einerseits gegen den kugelkappenförmigen Körper 16 abstützen; andererseits-gegen einen Stützring 20 abstützen, der gegen eine auf der Welle 2 verschiebbar gelagerte Büchse 21 abgestützt ist, die sich ihrerseits wiederum gegen einen Stützring 22 abstützt, gegen den die Feder 23 abgestützt ist, die andererseits gegen den Innenring 24 des Kegelrollenlagers 7 abgestützt ist.In the cylinder drum 9 holes 18 are arranged in which support bolts 19 are mounted longitudinally displaceable, on the one hand against the spherical cap-shaped Body 16 prop up; on the other hand-support against a support ring 20, which is supported against a sleeve 21 displaceably mounted on the shaft 2, which in turn is supported against a support ring 22 against which the spring 23 is supported, the other hand against the inner ring 24 of the tapered roller bearing 7 is supported.

Gegen den Stützring 20 stützt sich nicht nur die Büchse 21 sondern auch die Feder 25 ab, die andererseits gegen einen Stützring 26 abgestützt ist, der mittels eines Seegerringes 27 in der Zylindertrommel abgestützt ist.Against the support ring 20 is not only supported by the bushing 21 but also the spring 25, which on the other hand is supported against a support ring 26, which is supported by means of a Seeger ring 27 in the cylinder drum.

Das Ende der Keilverzahnung 8 an der Welle 2 bildet an dieser eine Schulter, gegen die die Ringscheibe 28 abgestützt ist. In der Bohrung 29 in der Zylindertrommel 9 ist zwischen dem Stützring 26 und der Ringscheibe 28 die Büchse 30 mit geringem axialen Spiel angeordnet.The end of the spline 8 on the shaft 2 forms one on this Shoulder against which the annular disk 28 is supported. In the hole 29 in the The cylinder drum 9 is the bushing between the support ring 26 and the annular disk 28 30 arranged with little axial play.

DieFeder 23 übt ihre Kraft somit zwischen dem Kegelrollenlager 7 und damit über die Steuerbodenaufnahme 4 einerseits und andererseits über die Büchse 21,den Stützring 20 und die Stützbolzen 19 den kugelkappenförmigen Teil 16 auf die Andrückplatte 15 aus.The spring 23 thus exerts its force between the tapered roller bearing 7 and thus via the control base receptacle 4 on the one hand and on the other hand via the bushing 21, the support ring 20 and the support bolts 19, the spherical cap-shaped part 16 on the Pressure plate 15 from.

Auch die Feder 25 wirkt auf den Stützring 20 und damit über die Stützbolzen 19 und das kugelkappenförmige Teil 16 auf die Andrückplatte 15. Diese Feder 25 wirkt aber andererseits über den durch den Seegerring 27 in der Zylindertrommel 9 gebildeten Bund auf diese ein.The spring 25 also acts on the support ring 20 and thus via the support bolts 19 and the spherical cap-shaped part 16 on the pressure plate 15. This spring 25 acts but on the other hand via the one formed by the Seeger ring 27 in the cylinder drum 9 Fret on this one.

Die Büchse 30 verhindert, daß die Zylindertrommel 9 sich gegenüber der Welle 2 um mehr verschiebt, als durch das axiale Spiel zwischen der Büchse 30 und dem Stützring 26 einerseits und der Ringscheibe 28 andererseits bestimmt ist. Diese Büchse'30 verhindert somit ein Abheben der Zylindertrommel 9 in unzuläßigem Maß vom Steuerspiegel 31.The sleeve 30 prevents the cylinder drum 9 from facing each other the shaft 2 moves by more than due to the axial play between the sleeve 30 and the support ring 26 on the one hand and the annular disk 28 on the other hand is. This bushing'30 thus prevents the cylinder drum 9 from lifting off in an impermissible manner Dimension from control mirror 31.

PatentansprücheClaims

Claims

Patent claims 0 axial piston machine (pump or motor) with solenoids in cylinders in a cylinder drum running against a control plate on the housing are displaceable and with a piston guide plane along which the pistons are guided be, and with a pressure plate, the parts connected to the piston against the Piston guide plane pushes and with two springs, whereby the cylinder tromiel through Spring force is pressed against the control plate and the pressure plate through Spring force presses against the parts connected to the piston, characterized in that that one (25) of the two springs (25, 23) between the cylinder trumpet (9) and the Pressure plate (15) is clamped and the other spring (23) between de'r pressure plate (15) and a component supported in the housing (1, 4) is clamped.

2) Axial piston machine according to claim 1, characterized in that the spring (25) clamped between the cylinder drum (9) and the pressure plate (15) is supported against a support ring (20) which is supported against support bolts (19) is, the drum axis in at least approximately parallel to the cylinder in the cylinder drum (9) arranged bores (18) are mounted longitudinally displaceable, these support bolts (19) are supported against a spherical cap-shaped body (16) which is against the pressure plate (15) is applied.

3) Axial piston machine according to claim 2, characterized in that the spring (23) acting only on the pressure plate (15) against a bushing (21) is supported, which is supported against the support ring (20).

4) Axial piston machine according to claim l, characterized by a die axial displaceability of the cylinder drum (9) relative to the shaft (2) limiting Component.

5) Axial piston machine according to claims 2 and 4, characterized in that that the axial displaceability of the cylinder drum (9) limiting component is a bushing (30) with a small axial play between a collar (27) the cylinder barrel against which the spring (25) rests, and one against a collar on the shaft (2) supported washer (28) is arranged, and that the bores (18) in the cylinder barrel (9) penetrating support bolt (19) corresponding Penetrate the bores (32) in the annular disk (28).

6) Axial piston machine according to claim 1, characterized by a The bias of one of the springs influencing device depending on the rotation.