DE2940713A1

DE2940713A1 - Variable volume hydrostatic pumps or motor - has lubrication of swashplate followers provided via ports in axial pistons

Info

Publication number: DE2940713A1
Application number: DE19792940713
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Ulrich 7326 Heiningen Breining
Original assignee: Gebrueder Boehringer GmbH
Current assignee: MAG IAS GmbH Eislingen
Priority date: 1979-10-08
Filing date: 1979-10-08
Publication date: 1981-04-02

Abstract

The lower ends of the pistons (16) are mounted in slipper pads (20) on a swash plate (28). Lubrication is effected through ports in the piston. The swash plate is turned by a shaft (12) rotating in a fixed cylinder block (10), causing the cylinders to reciprocate. Inlet and outlet puppet valves (44) are fitted in the cylinder head (42). The machine can instead be of sliding vane type.

Description

Als Pumpe oder Motor wirkende Verdrängungsmaschine Displacement machine acting as a pump or motor

Die Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine der im Oberbegriff des Hauptpatentanspruchs angegebenen Bauart, die sich durch einen geräuscharmen Betrieb auch bei hohen Drücken auszeichnet. In dem Augenblick, in dem sich das Druckbegrenzungsventil öffnet, hat der steigende Druck in der Verdrängerkammer Cn in der Leitung herrschenden Druck erreicht. Daher erf gt das Offnen des Verschlußstücks des Druckbegrenzungsventils mit einer geringen Beschleunigung, die kein starkes Geräusch verursacht. Wenn dann die Verdrängerkammer mit dem Schlitz in Verbindung tritt, herrschen dort gleich große Drücke, so daß es zu keinem Ausgleichsvorgang mit steilen Druckgradienten und somit auch zu keinen geräuscherzeugenden Stößen kommt. The invention relates to a displacement machine in the preamble of the main claim specified design, which is characterized by a low-noise Excellent operation even at high pressures. At the moment when the pressure relief valve opens, the increasing pressure in the displacement chamber Cn has prevailed in the line Pressure reached. Therefore, the closing piece of the pressure relief valve is opened with a low acceleration that does not make a loud noise. If then the displacement chamber comes into connection with the slot, prevail there the same high pressures, so that there is no equalization process with steep pressure gradients and thus there are no noise-generating impacts.

Bei bekannten Maschinen dieser Art ist nun in dem die Verdrängerkammer bildenden Läufer neben jeder Kammer ein solches Druckbegrenzungsventil vorgesehen, dessen Auslaß der Kammer vorausläuft und vor dieser mit dem Schlitz in Verbindung tritt. In known machines of this type, the displacement chamber is now in that forming rotor next to each chamber such a pressure relief valve is provided, the outlet of which runs ahead of the chamber and in front of this with the slot in communication occurs.

Der Umstand, daß der Läufer ebensoviel Druckbegw ngsventile enthält, als Verdrängerkammern in ihm vorhanden sind, führt zu hohem Platzbedarf und hohen Herstellungskosten. The fact that the runner contains as many pressure swing valves as displacement chambers are present in it, leads to high space requirements and high Manufacturing costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Oberbegriff des Anspruchs 1 erläuterte Verdrängermaschine so auszugestalten, daß der die Verdrängerkammern bildende Läufer, dessen Mündungen beim Umlauf nacheinander mit dem Schlitz in Verbindung treten, keine Druckbegrenzungsventile enthält.The invention is based on the object set out in the preamble of the claim 1 to design explained displacement machine so that the displacement chambers forming runners, the mouths of which are connected to the slot one after the other as they circulate does not contain any pressure relief valves.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Druckbegrenzungsventil in dem Steuerspiegel angeordnet ist. Die Mündung jeder Kammer tritt beim Umlauf des Läufers daher zunächst mit dem Einlaß des Druckbegrenzungsventils und nach Ablauf einer gewissen Zeit auch mit dem unter Förderdruck stehenden Schlitz des Steuerspiegels in Verbindung. Damit dieser Zeitraum ausreicht, um nach Erreichen des Förderdrucks in der Verdrängerkammer den dann noch geförderten Flüssigkeitsüberschuß dem Druckbegrenzungsventil zuzuführen, muß die Weite der Mündung in der Umlaufrichtung gemessen entsprechend groß bemessen sein. This object is achieved according to the invention in that the Pressure relief valve is arranged in the control plate. The mouth of each chamber occurs when circulating of the rotor therefore initially with the inlet of the pressure relief valve and after expiry a certain time also with the slit of the control plate, which is under delivery pressure in connection. So that this period is sufficient after the delivery pressure has been reached in the displacement chamber, the excess liquid then still conveyed to the pressure relief valve feed, the width of the mouth in the direction of rotation must be measured accordingly be large.

Die Unteransprüche sind auf zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung gerichtet. The subclaims relate to expedient refinements of the invention directed.

In den Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, zeigen Fig. 1 einen in Achsenrichtung verlaufenden Teilschnitt durch eine Axialkolbenmaschine mit veränderlichem Verdrängungsvolumen, Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Flügelzellen-Hydromaschine mit veränderlichem Verdrängervolumen, Fig. 3 und 4 dem Stande der Technik entsprechende Anordnungen an eine Axialkolbenmaschine zum Druckausgleich, wobei ein Kolben, der zugehörige Hubraum in der Kolbentrommel und darunter ein den Druckverlauf angebendes Diagramm gezeigt sind und Fig. 5 eine den Fig. 3 und 4 entsprechende Darstellung des Gegenstandes der Erfindung. In the drawings, in which two embodiments of the invention 1 shows a partial section running in the axial direction by an axial piston machine with variable displacement, FIG Cross section through a vane hydromachine with variable displacement volume, 3 and 4 prior art arrangements on an axial piston machine for pressure equalization, with a piston, the associated displacement in the piston drum and below a diagram indicating the pressure profile are shown, and FIG. 5 shows a 3 and 4 corresponding representation of the subject matter of the invention.

Eine Kolbentrommel 10, die auf einer im Gehäuse gelagerten Welle 12 befestigt ist, enthält einen Kranz achsparalleler Bohrungen, die Zylinder 14 bilden und je einen Tauchkolben 16 enthalten, Das freie Ende dieses Tauchkolbens ist als Kugel 18 ausgestaltet, auf der ein Gleitschuh 20 allseitig schwenkbar gelagert und mit einer Gleitfläche 22 versehen ist. A piston drum 10, which is mounted on a shaft mounted in the housing 12 is attached, contains a ring of axially parallel bores, the cylinder 14 form and each contain a plunger 16, the free end of this plunger is designed as a ball 18 on which a sliding shoe 20 is mounted pivotably on all sides and is provided with a sliding surface 22.

Durch einen Käfig 24 werden alle Gleitschuhe 20 in ständiger Anlage an einer Schiefscheibe 26 gehalten, deren Halter 28 um eine Querachse 30 schwenkbar ist, welche die Achse der Welle 12 rechtwinklig schneidet und mit Bezug auf das Gehäuse festliegt.By means of a cage 24, all sliding shoes 20 are in constant contact held on a swash plate 26, the holder 28 of which is pivotable about a transverse axis 30 which intersects the axis of the shaft 12 at right angles and with reference to the Housing is fixed.

Jeder vom inneren Ende der Bohrung 14 gebildete Hubraum hat eine Mündung 32, die sich in der von der Schiefscheibe 28 abgewandten Stirnfläche 34 der Kolbentrommel 10 befindet.Each displacement formed by the inner end of the bore 14 has an orifice 32, which is located in the end face 34 of the piston drum facing away from the swash plate 28 10 is located.

Auf der mit einer Bronzeschicht 36 versehenen Stirnfläche 34 liegt eine Platte 38 an, die den Steuerspiegel bildet. Sie ist mit zwei einander gegenüberliegenden nierenförmigen Uffnungen versehen, die beim Umlauf der Trommel 10 nacheinander mit den Mündungen 32 in Verbindung treten. Die eine dieser Uffnungen steht mit einer Hochdruckleitung und die andere mit einer Niederdruckleitung in Verbindung. Die Platte 38 läuft also mit der Trommel 10 nicht um, sondern ist durch einen Stift 40 mit dem Gehäuse 42 verbunden. Insoweit entspricht die Bauart dieser hydrostatischen Maschine dem Ublichen.On the end face 34 provided with a bronze layer 36 lies a plate 38, which forms the control plate. She is facing two kidney-shaped openings provided with the rotation of the drum 10 one after the other the mouths 32 connect. One of these openings stands with one High pressure line and the other with a low pressure line in connection. the So plate 38 does not rotate with drum 10, but is through a pin 40 connected to the housing 42. In this respect, the design corresponds to this hydrostatic Machine the usual.

Der Unterschied vom Stande der Technik besteht darin, daß in zwei Bohrungen des Steuerspiegels 38 zwischen den nierenförmigen Uffnungen je ein Druckbegrenzungsventil 44 eingebaut ist, dessen Einlaß 46 in der der Trommel 10 zugewandten Fläche des Steuerspiegels 38 mündet und dessen Auslaßkanal 48 zu einer der Systemleitungen führt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das Verschlußstück dieses Druckbegrenzungsventils aus einer aus Hartmetall gefertigten Kugel, deren Hub durch das untere Ende eines zum Einlaß 46 gleichachsig angeordneten Bolzens 50 begrenzt ist. Der Kopf dieses Bolzens ist in eine Sackbohrung des Gehäuses 42 eingesetzt, die einerseits mit der das Verschlußstück aufnehmenden Bohrung des Steuerspiegels 38 und andererseits mit dem Auslaßkanal 48 kommuniziert und eine Schraubendruckfeder zur Belastung des Verschlußstücks aufnimmt. The difference from the prior art is that in two Bores of the control plate 38 between the kidney-shaped openings each have a pressure relief valve 44 is installed, the inlet 46 of which in the drum 10 facing surface of the Control mirror 38 opens and its outlet channel 48 to one of the system lines leads. In the present embodiment, the closure piece consists of this pressure relief valve from a ball made of hard metal, the stroke of which passes through the lower end of a to the inlet 46 coaxially arranged bolt 50 is limited. The head of this Bolt is inserted into a blind hole in the housing 42, which on the one hand with the the locking piece receiving bore of the control plate 38 and on the other hand with the outlet channel 48 communicates and a helical compression spring for loading the closure piece records.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Axialkolbenmaschine ist die Schiefscheibe 28 um die Achse 30 durch die Querstellung hindurch kippbar. Das hat die Wirkung, daß die Durchströmungsrichtung der Hydromaschine gewendet werden kann. Ist die Schiefscheibe 28 in die in Fig. 1 gezeigte Lage eingestellt, dann ist das Druckbegrenzungsventil 44 stets geschlossen, weil dann das Hubvolumen des Zylinders 14 in derjenigen Zeitspanne seinen Höchstwert erreicht, in welchem es von der unter Niederdruck stehenden nierenförmigen Uffnung des Steuerspiegels 38 auf die unter Hochdruck stehende nierenförmige Uffnung umgeschaltet wird und daher der Druck in der Mündung 32 niedrig ist und zum Uffnen des Druckbegrenzungsventils nicht ausreicht. In the exemplary embodiment of the axial piston machine shown in FIG. 1 the swash plate 28 can be tilted about the axis 30 through the transverse position. This has the effect that the direction of flow through the hydraulic machine is reversed will can. If the swash plate 28 is set in the position shown in FIG. 1, then the pressure relief valve 44 is always closed because then the stroke volume of the Cylinder 14 reaches its maximum value in the period in which it from the kidney-shaped opening of the control plate 38, which is under low pressure is switched to the high pressure kidney-shaped opening and therefore the pressure in the orifice 32 is low and to open the pressure relief valve not enough.

Ist die Schiefscheibe jedoch um die Achse 30 mit Bezug auf Fig. 1 im Geqenuhrzeigersinn verschwenkt, so daß der Kolben 16 beim -~r,nlaufen der in der Zeichnung dargestellten Lage das Hubvolumen 14 auf sein Mindestmaß begrenzt, dann gelangt die Mündung 32 der Zylindertrommel 10 in demjenigen Zeitpunkt in Deckung mit der Mündung 46 des Druckbegrenzungsventils, in welchem der Druck im Hubraum 14 den Hochdruck erreicht hat, unter dem die nierenförmige Uffnung steht, die nach Ablauf einer gewissen Zeitspanne ebenfalls zur Deckung mit der Mündung 32 gelangen wird. Im Verlauf dieser Zeitspanne kommt das Druckbegrenzungsventil 44 zur Wirkung und verhindert einen Druckanstieg in der Mündung 32 über denjenigen Druck hinaus, der in der Hochdruckleitung und in der mit dieser verbundenen nierenförmigen Uffnung des Steuerspiegels 38 herrscht, die sich der Mündung 32 nähert. In dem Augenblick dann, in dem diese nierenförmige Uffnung mit der Mündung 32 zur Deckung gelangt, herrscht in beiden gleich großer Druck, so daß der alsdann einsetzende Strom durch die Mündung 32 hindurch in den Hubraum 14 hinein mit einer Geschwindigkeit fließt, die von Null an stetig steigt und daher keinen Druckausgleich notwendig macht. However, if the swash plate is about the axis 30 with reference to FIG. 1 pivoted in a counterclockwise direction so that the piston 16 when - ~ r, nlauf the in the position shown in the drawing, the stroke volume 14 is limited to its minimum, then the mouth 32 of the cylinder drum 10 comes into cover at that point in time with the mouth 46 of the pressure relief valve, in which the pressure in the cubic capacity 14 has reached the high pressure below which the kidney-shaped opening is located, which after The expiry of a certain period of time also come to coincide with the mouth 32 will. In the course of this period of time, the pressure relief valve 44 comes into effect and prevents a pressure increase in the orifice 32 above that pressure that in the high pressure line and in the kidney-shaped opening connected to it of the control plate 38, which approaches the mouth 32. At this moment then, in which this kidney-shaped opening comes to coincide with the mouth 32, the pressure is the same in both, so that the current that then begins flows through the orifice 32 flows through into the displacement 14 at a speed which increases steadily from zero and therefore does not require any pressure equalization.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel kann in mannigfacher Hinsicht abgewandelt werden. So besteht die Möglichkeit, die Feder 50 fortzulassen, weil der in der Leitung 48 herrschende Druck ausreicht, das kugelförmige Verschlußstück so lange geschlossen zu halten, bis es sich öffnen soll. The embodiment described can be used in many ways be modified. So there is the possibility of omitting the spring 50 because the pressure prevailing in the line 48 is sufficient, the spherical closure piece to keep it closed until it should open.

Handelt es sich um eine Axialkolbenmaschine, die nur in einer Richtung durchflossen wird, dann braucht der Steuerspiegel 38 auch nur mit einem Druckbegrenzungsventil 44 versehen zu werden. Is it an axial piston machine that only works in one direction is flowed through, then the control plate 38 also needs only one pressure relief valve 44 to be provided.

Die in Fig. 2 gezeigte Hydromaschine mit veränderlichem Hubvolumen besteht aus einem auf einer feststehenden Welle 100 mit zwei getrennten Längskanälen 102 und 104 drehbar gelagerten Läufer 106 und aus einem diesen Läufer umgebenden Hohlzylinder 108, dessen Innendurchmesser wesentlich größer bemessen ist als der Außendurchmesser des Läufers 106. Der Hohlzylinder 108 ist in einem nicht näher dargestellten Gehäuse frei drehbar um seine Achse angeordnet, die gegenüber der Achse der Welle 100 mit Bezug auf Fig. 2 aufwärts und abwärts verschiebbar ist. In der Umfangsfläche des Läufers 106 ist ein Kranz radialer achsparalleler Schlitze 110 vorgesehen, die je einen Flügelkolben 112 gleitend aufnehmen, in dessen Außenkante eine auf der Innenfläche des Hohlzylinders 108 gleitende Dichtungsleiste eingesetzt ist. Zwischen benachbarten Schlitzen 110 hat der Läufer 106 einen radialen Kanal 114, der in der Innenfläche des Läufers 106 mündet und dort nacheinander mit in der Welle vorgesehenen Schlitzen 116 und 118 in Verbindung tritt, die eine Verbindung der radialen Kanäle 114 mit den Kanälen 102 und i04 der Welle herstellen. Bei exzentrischer gegenseitiger Einstellung des Hohlzylinders 108 und der Welle 100 bilden die mit den radialen Kanälen 114 kommunizierenden Räume zwischen den Flügelkolben 112 die Hubräume von veränderlichen Volumen, in denen bei Umlauf des Läufers in Pfeilrichtung auf der einen Seite der Maschine die Flüssigkeit in den Hochdruckkanal 104 hineingefördert und gleichzeitig auf der anderen Seite aus dem Kanal 102 angesaugt wird. The hydraulic machine shown in FIG. 2 with variable displacement consists of one on a stationary shaft 100 with two separate longitudinal channels 102 and 104 rotatably mounted rotor 106 and from a rotor surrounding this rotor Hollow cylinder 108, the inner diameter of which is dimensioned much larger than that Outside diameter of the rotor 106. The hollow cylinder 108 is not in any detail Housing shown freely rotatable about its axis opposite the Axis of the shaft 100 with reference to Fig. 2 is displaceable up and down. In the circumferential surface of the rotor 106 is a ring of radial axially parallel slots 110 are provided, each slidingly receiving a wing piston 112, in its outer edge a sealing strip sliding on the inner surface of the hollow cylinder 108 is used is. The rotor 106 has a radial channel between adjacent slots 110 114, which opens into the inner surface of the rotor 106 and there one after the other with in the shaft provided slots 116 and 118 in connection, which a connection of the radial channels 114 with the channels 102 and i04 of the shaft. With eccentric mutual adjustment of the hollow cylinder 108 and the shaft 100 form the with the radial channels 114 communicating spaces between the vane pistons 112 the Displacements of variable volumes in which the rotor rotates in the direction of the arrow on one side of the machine, the liquid is conveyed into the high-pressure channel 104 and at the same time is sucked out of the channel 102 on the other side.

Die Welle 100 bildet also mit ihrer Umfangsfläche und den darin vorgesehenen Schlitzen 116 und 118 den Steuerspiegel. The shaft 100 thus forms with its circumferential surface and the areas provided therein Slots 116 and 118 the control mirror.

In diesem ist nun ein Druckbegrenzungsventil 120 vorgesehen, dessen Einlaß 122 dicht neben dem Schlitz 118 in der Umfangsfläche der Welle 100 mündet, während der Auslaßkanal 124 zum Hochdruckkanal 104 der Welle führt. Im übrigen ist dieses Druckbegrenzungsventil ebenso beschaffen wie das Druckbegrenzungsventil 44, so daß es im einzelnen nicht näher erläutert zu werden braucht. Jeder Hubraum gelangt daher bei Umlauf des Läufers in der Pfeilrichtung erst in Verbindung mit dem Einlaßkanal 122 und nach Ablauf einer gewissen Zeitspanne mit dem Schlitz 118 des Hochdruckkanals 104. Während dieser Zeitspanne wird jeder Druckanstieg im Hubraum über den Hochdruck hinaus verhindert.In this a pressure relief valve 120 is now provided, whose Inlet 122 opens close to the slot 118 in the peripheral surface of the shaft 100, while the outlet passage 124 leads to the high pressure passage 104 of the shaft. Otherwise is procure this pressure relief valve in the same way as the pressure relief valve 44, so that it does not need to be explained in detail. Every cubic capacity gets therefore when the rotor rotates in the direction of the arrow only in connection with the inlet channel 122 and after a certain period of time with the slot 118 of the high pressure channel 104. During this period, any pressure increase in the cubic capacity will be above the high pressure addition prevented.

Daher herrschen gleiche Drücke im Hubraum, dem Kanal 114, dem Schlitz 118 und dem Hochdruckkanal 104 in dem Augenblick, in welchem der Kanal 114 zur Deckung mit dem Schlitz 118 gelangt.Therefore, the same pressures prevail in the displacement, the channel 114, the slot 118 and the high pressure channel 104 at the moment in which the channel 114 to cover with the slot 118 arrives.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Verdrängermaschine nur in einer Richtung durchflossen, weil der Hohlzylinder 108 gegenüber der Welle 100 ausgehend von der dargestellten Lage nur abwärts verschiebbar ist, so daß auf der linken Seite die Verdrängung und auf der rechten Seite das Ansaugen stattfindet. Wird die Maschine aber so ausgestaltet, daß sie in entgegengesetzter Richtung durchströmt werden kann, was eine relative Aufwärts- und Abwärtsverschiebung des Hohlzylinders 108 ausgehend von der dargestellten Lage erfordert, dann muß gegenüber dem Druckbegrenzungsventil 120 noch ein zweites solches Druckbegrenzungsventil vorgesehen werden. In this embodiment, the displacement machine is only in flowed through in one direction because the hollow cylinder 108 starts out opposite the shaft 100 from the position shown can only be moved downwards, so that on the left side the displacement and on the right side the suction takes place. Will the machine but designed so that it can be flown through in the opposite direction, what a relative upward and downward displacement of the hollow cylinder 108 based on required by the position shown, then must opposite the pressure relief valve 120 a second such pressure relief valve can be provided.

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Claims

PATENT CLAIMS As a positive displacement machine acting as a pump or motor, in which the connection of each displacement chamber with the pressurized line is controlled by a slot and additionally by a pressure relief valve, before opening of the slot provided in a control plate by the pressure difference between the pressure line and the chamber is opened and thereby the pressure in the chamber limited to that in the pressure line, characterized in that the pressure relief valve is arranged in the control plate.

2. Displacement machine according to claim 1, characterized in that the pressure relief valve is spring-loaded.

3. Displacement machine according to claim 1 or 2, characterized in that that the closure piece of the pressure relief valve is a ball made of hard metal.