DE3614257A1

DE3614257A1 - Hydraulic swash-plate axial piston machine

Info

Publication number: DE3614257A1
Application number: DE19863614257
Authority: DE
Inventors: Ingo Valentin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-04-26
Filing date: 1986-04-26
Publication date: 1987-10-29
Also published as: YU75387A

Abstract

The hydraulic swash-plate axial piston machine has a cylinder drum (2) connected to a shaft (1) and pistons (4) which are arranged in the cylinders (3) and the piston heads (5) of which are supported against the swash plate (7) so that the piston heads, in addition to the useful torque in relation to the drum axis (9) on the cylinder drum (2), also generate a radially acting drum transverse force (PkRes) with a point of application (10) situated in the drum axis (9). The cylinder drum (2) is supported on the machine housing (8) against the drum transverse force (PkRes) by a sliding bearing (12) with a conical annular surface. In this case, the cone tip of the conical annular surface of the sliding bearing (12) lies on the side of the cylinder drum (2) facing away from the swash plate (7). The swash plate (24) controlling the inlet and outlet of the conveying medium to the cylinders (3) and the end side bearing against it of the cylinder drum (2) are designed as a spherical surface, the centre point of which coincides with the cone tip (18) of the conical annular surface of the sliding bearing (12). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schiefschei ben-Axialkolbenmaschine mit einer Zylindertrommel und in den Zylindern der Zylindertrommel angeordneten Kolben, deren Kolbenköpfe gegen die Schiefscheibe ab gestützt sind, so daß die Kolbenköpfe neben dem auf die Trommelachse bezogenen nützlichen Drehmoment an der Zylindertrommel auch eine radial wirkende Trommel querkraft mit in der Trommelachse liegendem Kraftan griffspunkt erzeugen, ferner mit einem die Zylinder trommel gegen die Trommelquerkraft am Maschinengehäuse abstützenden Gleitlager mit konischer Ringfläche, des sen Ebene die Trommelachse mit Abstand vom Angriffs punkt der Trommelquerkraft auf der Seite der Zylinder trommel schneidet, wobei die Wirkungsweise der Resul tierenden aller auf der Führungsbahn des Lagers senk recht stehenden Lagerkräfte einen spitzen Winkel mit der Trommelachse einschließt und die Trommelachse im Bereich des Angriffspunktes der Trommelquerkraft schnei det und wobei die Kegelspitze der konischen Ringfläche des Gleitlagers auf der der Schiefscheibe abgewandten Seite der Zylindertrommel liegt, sowie mit einer die Zu- und Abfuhr des Fördermittels zu den Zylindern steuernden Steuerscheibe, deren Steuerfläche die Zy lindertrommel mit ihrer der Schiefscheibe abgewand ten Stirnseite anliegt.The invention relates to a hydraulic skew ben axial piston machine with a cylinder drum and arranged in the cylinders of the cylinder drum Pistons, their piston heads against the swash plate are supported so that the piston heads next to the useful torque related to the drum axis the cylinder drum also has a radially acting drum shear force with force lying in the drum axis Generate grip point, also with a cylinder drum against the lateral shear force on the machine housing supporting slide bearing with conical ring surface, des plane the drum axis at a distance from the attack point of the drum lateral force on the side of the cylinder drum cuts, the mode of action of the resul lower all on the guideway of the camp right standing bearing forces with an acute angle includes the drum axis and the drum axis in the Section of the point of application of the drum lateral force det and where the cone tip of the conical ring surface of the plain bearing on that facing away from the swashplate Side of the cylinder drum, as well as with a Supply and discharge of the funding to the cylinders steering control disc, the control surface of the Zy Lindertrum with the slanted disc facing away the front face.

Eine Maschine dieser Art ist aus der DE-OS 34 23 467 bekannt und hat sich in der Praxis bewährt, zumal sie sich durch geringe axiale und radiale Bauabmessungen auszeichnet und einen insgesamt geringen konstruktiven und baulichen Aufwand erfordert. Durch die Trommelquer kraft können jedoch im Rahmen des Lagerspieles Radial verlagerungen der Zylindertrommel auftreten, die ihre Ursache auch in auf die Trommelquerkraft zurückgehen de, auf die Zylindertrommel wirkende Kippmomente haben. Dies kann zu Unparallelitäten der Lagerflächen des die Zylindertrommel stützenden Gleitlagers führen, die sich nachteilig auf die Lagereigenschaften auswirken. So kann es beispielsweise bei einer Verbreiterung der Spalthöhe eines hydrodynamischen Lagers zu einem Ab reißen des Schmierfilms kommen. Im Ergebnis führen Unparallelitäten der Lagerflächen zu einer verminder ten Tragfähigkeit und/oder einem starken Verschleiß des Lagers durch Kantenpressung.A machine of this type is from DE-OS 34 23 467 known and has proven itself in practice, especially since it due to its small axial and radial dimensions distinguished and a low overall constructive and requires construction effort. Through the drum cross However, in the context of the bearing play, force can be radial displacements of the cylinder drum occur Cause also go back to the drum lateral force de, have tilting moments acting on the cylinder drum. This can lead to non-parallelism of the bearing surfaces of the Cylinder drum supporting slide bearing, which itself adversely affect the storage properties. So For example, if the Gap height of a hydrodynamic bearing to an Ab tear of the lubricating film come. The result Non-parallelism of the bearing surfaces to a diminish load capacity and / or heavy wear of the bearing by edge pressure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axial kolbenmaschine der eingangs genannten Art so aus zubilden, daß Unparallelitäten der Lagerflächen jeden falls bei hohen Belastungen oder Axialkolbenmaschine weitgehend vermieden werden. The invention has for its object an axial piston machine of the type mentioned above form that non-parallelism of the bearing surfaces each if with high loads or axial piston machine largely avoided.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Steuerfläche der Steuerscheibe und die ihr an liegende Stirnseite der Zylindertrommel als Kugelflä che ausgebildet sind, deren Mittelpunkt mit der Konus spitze der konischen Ringfläche des Gleitlagers zu sammenfällt.According to the invention, this object is achieved by that the control surface of the control disc and yours lying face of the cylinder drum as a spherical surface che are formed, the center of which with the cone tip of the conical ring surface of the plain bearing collapses.

Der durch die Erfindung erreichte Fortschritt besteht im wesentlichen darin, daß die Zylindertrommel sich bei einem radialen Ausweichen im Rahmen des Lagerspiels mit ihrer der Schiefscheibe abgewandten Stirnseite in der Ebene der von der Steuerscheibe gebildeten Kugel oberfläche bewegt, also eine Schwenkbewegung um den Kugelmittelpunkt vollführt. Durch das Zusammenfallen des Mittelpunkts dieser Kugelfläche mit der Spitze der Kegelfläche der Lagerschale des Gleitlagers fällt auch die Kegelspitze der konischen Ringfläche an der Zylindertrommel mit dem Kugelmittelpunkt zusammen. Da durch ist gewährleistet, daß trotz des Radialspiels der Zylindertrommel die Lagerflächen parallel zueinan der ausgerichtet bleiben und somit ein Verschleiß des Lagers durch Kantenpressung bzw. eine verminderte Trag kraft nicht auftreten können. Zwar kann sich bei einer Trennung der beiden bei Berührung parallel zueinander verlaufenden Lagerflächen durch den im Rahmen der hydro dynamischen Schmierung erforderlichen Ölfilm eine gewis se Unparallelität ergeben, die sich mit zunehmender Spalthöhe vergrößert. Da große Ölfilmdicken jedoch nur bei kleinen Belastungen auftreten, wirkt sich diese Erscheinung nicht funktionsmindernd aus. Im Ergebnis wird eine um so bessere Formgenauigkeit erreicht, je größer die Belastung der Maschine und demzufolge auch des Lagers ist.The progress achieved by the invention exists essentially in that the cylinder drum itself a radial evasion within the scope of the bearing play with its face facing away from the swashplate in the plane of the ball formed by the control disc surface moves, i.e. a swivel movement around the Ball center performed. By collapsing the center of this spherical surface with the tip the conical surface of the bearing shell of the plain bearing falls also the cone tip of the conical ring surface on the Cylinder drum together with the center of the ball. There by ensures that despite the radial play the bearing surfaces parallel to each other who stay aligned and thus wear out the Bearing due to edge pressure or a reduced load force cannot occur. One can Separation of the two parallel to each other when touched running storage areas through the hydro dynamic lubrication required oil film a certain This results in non-parallelism, which increases with increasing Gap height increased. Since large oil film thicknesses only occur with small loads, this affects Appearance does not reduce functionality. As a result the better shape accuracy is achieved, depending greater the load on the machine and consequently also of the camp.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläu tert; die einzige Figur zeigt eine Schiefscheiben- Axialkolbenmaschine nach der Erfindung in einem Axial schnitt.In the following the invention on one in the drawing voltage illustrated embodiment explained in more detail tert; the only figure shows a swashplate Axial piston machine according to the invention in one axial cut.

Im einzelnen besitzt die Axialkolbenmaschine eine mit einer Welle 1 verbundene Zylindertrommel 2 und in den Zylindern 3 angeordnete Kolben 4. Die Kolbenköpfe 5 sind über Gleitschuhe 6 auf der Gleitfläche einer Schiefscheibe 7 abgestützt, die bezüglich ihres Nei gungswinkels verstellbar im Maschinengehäuse 8 gelagert ist. Durch die Neigung der Schiefscheibe 7 erzeugen die bei Druck des Fördermediums entstehenden Kolbenkräfte an jedem Kolben 4 eine zur Gleitebene der Schiefschei be 7 senkrecht stehende Kraft, die mit ihrer axialen Kraftkomponente der Kolbenkraft das Gleichgewicht hält und im übrigen eine Kolbenquerkraft Pks zur Folge hat, die - über alle Kolben 4 summiert - neben dem auf die Trommelachse 9 bezogenen nützlichen Dreh moment an der Zylindertrommel 2 auch eine radial wir kende Trommelquerkraft PkRes mit in der Trommelachse 9 liegendem Kraftangriffspunkt 10 zur Folge hat.Specifically, the axial piston machine has a cylinder drum 2 connected to a shaft 1 and pistons 4 arranged in the cylinders 3 . The piston heads 5 are supported via sliding shoes 6 on the sliding surface of a swash plate 7 , which is adjustable in the machine housing 8 with respect to its inclination angle. Due to the inclination of the swash plate 7 , the piston forces generated at the pressure of the pumped medium produce a force at each piston 4 that is perpendicular to the sliding plane of the swash plate 7 , which maintains the equilibrium with its axial force component of the piston force and, moreover, results in a transverse piston force Pks that - summing over all of the pistons 4 - in addition to the related to the drum axis of rotation 9 useful in the cylindrical drum 2 also has a radially we moment kende drum shear force PkRes with lying in the drum axis 9 of the force application point 10 for the sequence.

Die Welle 1 ist je nach Anwendung der Maschine eine Antriebswelle im Falle der Verwendung als Pumpe und eine Abtriebswelle im Fall der Verwendung als Motor. Sie ist mittels eines Lagers 11 am Maschinengehäuse 8 gelagert. Darüber hinaus ist die Zylindertrommel 2 am Maschinengehäuse 8 in einem weiteren Lager 12 ab gestützt, das als Gleitlager mit konischer Ringfläche ausgebildet ist. Die Ebene 13 dieses Lagers 12 schnei det die Trommelachse 9 in einem Abstand vom Angriffs punkt 10 der Trommelquerkraft PkRes auf der Seite der Zylindertrommel 2 . Die Wirkungsgerade 14 der auf der Führungsbahn 15 des Lagers 12 senkrecht stehenden resul tierenden Lagerkräfte schließt mit der Trommelachse 9 einen spitzen Winkel 26 ein und schneidet die Trommel achse 9 im Bereich des Angriffspunktes 10 der Trommel querkraft PkRes. Der Winkel 26 ist in der Praxis größer als etwa 60°.Depending on the application of the machine, shaft 1 is a drive shaft when used as a pump and an output shaft when used as a motor. It is mounted on the machine housing 8 by means of a bearing 11 . In addition, the cylinder drum 2 is supported on the machine housing 8 in a further bearing 12 , which is designed as a plain bearing with a conical annular surface. The plane 13 of this bearing 12 cuts the drum axis 9 at a distance from the point of application 10 of the drum transverse force PkRes on the side of the cylinder drum 2 . The line of action 14 of the resultant vertical bearing forces on the guideway 15 of the bearing 12 includes an acute angle 26 with the drum axis 9 and intersects the drum axis 9 in the region of the point of application 10 of the drum transverse force PkRes . In practice, the angle 26 is greater than approximately 60 °.

Die Zylindertrommel 2 liegt an ihrer der Schiefscheibe 7 abgewandten Stirnseite der Steuerfläche einer die Zu- und Abfuhr des Fördermittels zu den Zylindern 3 steuernden Steuerscheibe 24 an. Die Zu- und Abfuhr des Fördermittels erfolgt dabei über die Anschlüsse 25. Die Steuerfläche der Steuerscheibe 24 und die ihr anliegende Stirnseite der Zylindertrommel 2 sind im einzelnen als Kugelflächen mit gleichem Radius ausge bildet. Der Mittelpunkt dieser Kugelflächen fällt da bei mit der Konusspitze 18 der konischen Ringfläche des Gleitlagers 12 zusammen, die auf der der Schief scheibe 7 abgewandten Seite der Zylindertrommel 2 liegt. The cylinder drum 2 rests on its end of the control surface facing away from the swash plate 7 of a control disc 24 which controls the supply and discharge of the conveying means to the cylinders 3 . The supply and discharge of the funding takes place via the connections 25 . The control surface of the control disk 24 and the abutting end face of the cylinder drum 2 are formed out in detail as spherical surfaces with the same radius. The center of these spherical surfaces coincides with the conical tip 18 of the conical ring surface of the slide bearing 12 , which lies on the side of the cylinder drum 2 facing away from the oblique disc 7 .

Die durch die radial wirkende Trommelquerkraft PkRes auftretende Radialverlagerung der Zylindertrommel 2 führt aufgrund der kugelförmig ausgebildeten Steuer fläche der Steuerscheibe 24bzw. der Stirnseite der Zylindertrommel 2 zu einer Schwenkbewegung der Zylin dertrommel 2 um den Kugelmittelpunkt und somit um die Konusspitze 18 der konischen Ringfläche des Gleitla gers 12. Durch diese um die Konussptize 18 erfolgende und im Rahmen des Lagerspiels mögliche radiale Bewe gung der Zylindertrommel 2 ist jedoch sicher gestellt, daß die konischen Ringflächen der Lagerschale am Ma schinengehäuse 8 einerseits und der Zylindertrommel 2 andererseits, die gemeinsam das Gleitlager 12 bilden, in axialer Richtung parallel verlaufen, d. h. die Spalt breite in axialer Richtung im wesentlichen konstant ist. Da somit Unparallelitäten der konischen Lagerflächen zueinander praktisch nicht auftreten können, wird eine verminderte Tragkraft und/oder ein starker Verschleiß des Lagers durch Kantenpressung vermieden, so daß ein zuverlässiger und verschleißfreier Betrieb der Axial kolbenmaschine gewährleistet ist.The radial displacement of the cylinder drum 2 caused by the radially acting drum shear force PkRes , due to the spherical control surface of the control disk 24 or the end face of the cylinder drum 2, leads to a pivoting movement of the cylinder drum 2 around the center of the ball and thus around the cone tip 18 of the conical ring surface of the sliding ring gers 12 . By this Konussptize 18 and possible within the scope of the radial play movement movement of the cylinder drum 2 , however, it is ensured that the conical ring surfaces of the bearing shell on the machine housing 8 Ma on the one hand and the cylinder drum 2 on the other hand, which together form the slide bearing 12 , in axial Run parallel direction, ie the gap width is substantially constant in the axial direction. Since thus non-parallelism of the conical bearing surfaces can practically not occur to each other, a reduced load capacity and / or heavy wear of the bearing due to edge pressure is avoided, so that reliable and wear-free operation of the axial piston machine is ensured.

Claims

Hydraulic swash plate axial piston machine with a cylinder drum ( 2 ) and in the cylinders ( 3 ) of the cylinder drum ( 2 ) arranged piston ( 4 ), the piston heads ( 5 ) of which are supported against the swash plate ( 7 ), so that the piston heads next to that on the Drum axis ( 9 ) related useful torque on the cylinder drum ( 2 ) also generate a radially acting drum transverse force (PkRes) with a force application point ( 10 ) lying in the drum axis ( 9 ), furthermore with a the cylinder drum ( 2 ) against the drum transverse force (PkRes) on Maschi nengehäuse ( 8 ) supporting slide bearing ( 12 ) with a conical ring surface, the plane ( 13 ) of the drum axis ( 9 ) at a distance from the point of application ( 10 ) of the drum transverse force (PkRes) on the side of the cylinder drum ( 2 ), whereby the line of action ( 14 ) of the resultant of all vertical forces on the guideway ( 15 ) of the slide bearing ( 12 ) is an acute angle ( 26 ) with the drum a axis ( 9 ) and the drum axis ( 9 ) intersects in the area of the point of application ( 10 ) of the drum transverse force (PkRes) and the conical tip of the conical ring surface of the plain bearing ( 12 ) on the side of the cylinder drum facing away from the swash plate ( 7 ) ( 2 ) is located, as well as with a supply and delivery of the conveying means to the cylinders ( 3 ) control the control disc ( 24 ), the control surface of which rests on the cylinder drum ( 2 ) with its front side facing away from the swash plate ( 7 ) , that the control surface of the control disk ( 24 ) and the front face of the cylinder drum ( 2 ) which is in contact with it are formed as a spherical surface, the center of which coincides with the cone tip ( 18 ) of the annular conical surface of the plain bearing ( 12 ).