DE3725156C2

DE3725156C2 -

Info

Publication number: DE3725156C2
Application number: DE3725156A
Authority: DE
Inventors: Heinz 7240 Horb De Berthold
Original assignee: Brueninghaus Hydraulik GmbH
Current assignee: Brueninghaus Hydraulik GmbH
Priority date: 1987-07-29
Filing date: 1987-07-29
Publication date: 1989-06-08
Also published as: EP0301309A1; EP0301309B1; DE3862704D1; DE3725156A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Axialkolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an axial piston machine according to the preamble of claim 1.

Eine Axialkolbenmaschine dieser Bauart ist in der DE-PS 7 07 462 beschrieben und dargestellt. Bei dieser bekannten Ausgestaltung sind die durch die Stufenflächen der Kolben begrenzten zweiten Zylinderräume miteinander und mit einem dritten mittigen Zylinderraum verbunden, dessen Kolben durch eine Feder einwärts beaufschlagt ist, so daß in den zweiten Zylinderräumen ein die Kolben gegen die Schiefscheibe beaufschlagender Druck herrscht. Die Funktion dieser bekannten Ausgestaltung ist zweifel haft, da die Aufrechterhaltung des angestrebten Druckes in den zweiten Zylinderräumen aufgrund Leckverlusten kaum zu gewährleisten ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß allein durch die Kompression der zweiten Zylinderräume eine Druckerhöhung nicht erfolgt, weil die Bewegung einander gegenüberliegender Kolben gegensätzlich ist.An axial piston machine of this type is in DE-PS 7 07 462 described and shown. In this known Design are those by the step surfaces of the Pistons delimited second cylinder spaces with each other and connected to a third central cylinder space, whose piston is urged inwards by a spring is, so that the pistons in the second cylinder chambers there is pressure against the swashplate. The function of this known design is doubtful liable because the maintenance of the desired pressure in the second cylinder rooms due to leakage can hardly be guaranteed. It must be taken into account that solely by the compression of the second cylinder spaces a pressure increase does not occur because of the movement opposite pistons is opposite.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolben maschine der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten, daß die Aufrechterhaltung eines an den jeweiligen Betriebs zustand angepaßten Überdruckes in den zweiten Zylinder räumen gewährleistet ist.The invention has for its object an axial piston to design the machine of the type described at the beginning, that maintaining one at the particular operation state adapted overpressure in the second cylinder clearing is guaranteed.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 gelöst.This task is characterized by the characteristics solved in claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht eine gedrosselte Verbindung zwischen den ersten und den zweiten Zylinderräumen. Hierdurch wird nicht nur der Überdruck in den zweiten Zylinderräumen durch den Arbeits druck gewährleistet, sondern es stellt sich auch ein Überdruck in Abhängigkeit vom jeweiligen Arbeitsdruck ein, woraus sich die angestrebte Anpassung an den Betriebs zustand ergibt. Der oder die diese Verbindung schaffende Kanal bzw. Kanäle kann dabei unmittelbar oder mittelbar zwischen den ersten und zweiten Zylinderräumen verlaufen. Wesentlich ist, daß der Arbeitsdruck sich in die zweiten Zylinderräume auszubreiten vermag und zwar in einem gedrosselten Maß, so daß die Funktion der Axialkolben maschine gewährleistet ist. Hierdurch läßt sich der Andruck der Kolben an die Antriebsfläche und/oder einer vorhandenen Zylindertrommel an den Steuerspiegel in einfacher Weise schaffen bzw. bestimmen, und zwar in Abhängigkeit bzw. Anpassung an den Betriebszustand bzw. an den Arbeitsdruck. Ein zusätzlicher dritter Kolben, wie er bei der bekannten Ausgestaltung erforderlich ist, oder eine an sich bekannte Feder zur Beaufschlagung einer vorhandenen Zylindertrommel gegen den Steuerspiegel kann bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung entfallen.In the embodiment according to the invention there is a throttled connection between the first and the second cylinder rooms. This will not only Overpressure in the second cylinder rooms due to the work pressure guaranteed, but it also arises Overpressure depending on the respective working pressure one, resulting in the desired adjustment to the operation condition results. The person who creates this connection Channel or channels can be direct or indirect run between the first and second cylinder rooms. It is essential that the working pressure falls into the second Cylinder rooms can expand in one throttled dimension, so that the function of the axial piston machine is guaranteed. This allows the Pressure of the pistons on the drive surface and / or one existing cylinder drum to the control mirror in create or determine in a simple manner Dependency or adaptation to the operating state or the working pressure. An additional third Piston, as required in the known embodiment is, or a known spring for acting an existing cylinder drum against the control mirror can be omitted in the configuration according to the invention.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht auch verhältnismäßig hohe Drehzahlen im Pumpenbetrieb. Die Sauggrenzdrehzahl von Axialkolbenpumpen ist nämlich in der Hauptsache abhängig von der Größe der Zylinderein trittsöffnungen und dem Verhältnis des Teilkreisdurch messers der Kolben zum Teilkreisdurchmesser der Zylinder eintrittsöffnungen. Die Größe der Zylindereintrittsöffnun gen ist direkt proportional der Größe der Querschnitte der Kolben. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht es, bei Axialkolbenmaschinen mit einer die Kolben aufnehm baren drehbaren Zylindertrommel die Zylindereintrittsöff nungen im Verhältnis zum Querschnitt der Kolbendurchmesser größer auszulegen bzw. das vorgenannte Verhältnis zu verringern. Hierdurch wird die angestrebte hohe Drehzahl im Pumpenbetrieb ermöglicht. Bei üblichen Axialkolbenma schinen mit einer drehbaren Zylindertrommel ist es nicht möglich, die Zylindereintrittsöffnungen so groß zu gestalten, wie bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, weil aufgrund des im Betrieb der Axialkolbenmaschine sich einstellenden Druckfeldes mit einem unerwünschten Abheben der Zylindertrommel vom Steuerspiegel zu rechnen ist. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist dagegen aufgrund des in den zweiten Zylinderräumen herrschenden Druckes nicht nur die Anlage der Kolben an der Schief fläche, sondern auch die Anlage der Zylindertrommel am Steuerspiegel gewährleistet, wobei durch eine entspre chende Bemessung des die Verbindung zwischen den ersten und zweiten Zylinderräumen schaffenden Kanals eine im wesentlichen momentenfreie Lagerung der Zylindertrommel möglich ist, wozu auch die Vermeidung einer Verkippung der Zylindertrommel zählt.The configuration according to the invention also enables relatively high speeds in pump operation. The Suction limit speed of axial piston pumps is namely mainly depending on the size of the cylinders openings and the ratio of the pitch circle the piston to the pitch circle diameter of the cylinder entry openings. The size of the cylinder inlet openings gen is directly proportional to the size of the cross sections The piston. The configuration according to the invention enables it, in the case of axial piston machines with a piston rotatable cylinder drum the cylinder inlet opening in relation to the cross section of the piston diameter to interpret larger or the aforementioned ratio to reduce. As a result, the desired high speed enabled in pump operation. With usual axial piston dimensions It is with a rotating cylinder drum not possible, the cylinder inlet openings are so large to design, as in the configuration according to the invention, because of the operation of the axial piston machine resulting pressure field with an undesirable Lift off the cylinder drum from the control mirror is. In contrast, in the embodiment according to the invention due to the prevailing in the second cylinder rooms Pressure not only the abutment of the piston on the skew surface, but also the installation of the cylinder drum guaranteed at the tax register, whereby by a corre appropriate dimensioning of the connection between the first and second cylinder spaces creating channel one essentially torque-free storage of the cylinder drum is possible, including the avoidance of tilting the cylinder drum counts.

Es ist sehr vorteilhaft, die Anordnung so auszulegen, daß in den zweiten Zylinderräumen ein Druck herrscht, der etwa dem halben Arbeitsdruck entspricht (Anspruch 2).It is very advantageous to design the arrangement that there is pressure in the second cylinder chambers, which corresponds to approximately half the working pressure (claim 2).

Die in den Ansprüchen 3 bis 5 enthaltenen Merkmale führen zu einfachen und praktischen Ausgestaltungen, die sich einfach und preiswert herstellen lassen und eine gute Funktion gewährleisten.The features contained in claims 3 to 5 lead to simple and practical configurations, which are easy and inexpensive to manufacture and ensure a good function.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in einer Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt: The invention is based on one in one Drawing shown preferred embodiment explained in more detail. It shows:

Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Axialkolben maschine im axialen Schnitt; . Figure 1 is an axial piston machine configured according to the invention in axial section;

Fig. 2 ein Schaubild zur Erklärung der Funktion der Axialkolbenmaschine. Fig. 2 is a diagram for explaining the function of the axial piston machine.

Die wesentlichen Teile der in Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichneten Axialkolbenmaschine sind ein aus einem topfförmigen Gehäuseteil 2 und einem Gehäusedeckel 3 bestehendes Gehäuse 4, eine Antriebswelle 5, die das topfförmige Gehäuseteil 2 in der Mittelachse 6 der Axialkolbenmaschine 1 durchsetzt und mittels vorzugs weise Wälzlagern 7, 8 in der radialen Wand des Gehäuseteils 2 und im Gehäusedeckel 3 gelagert ist, eine im Gehäuse raum 9 angeordnete Zylindertrommel 11, die durch die Antriebswelle 5 um die Mittelachse 6 drehbar und auf der Antriebswelle 5 sowie am Steuerspiegel 13 einer an der Innenseite des Gehäusedeckels 3 angeordneten Steuerplatte 14 gelagert ist, eine Mehrzahl Kolben 15, die auf einem Teilkreis 16 angeordnet und aufgrund einer Schieffläche 17 in axialen Kolbenbohrungen 18 der Zylindertrommel 11 verschiebbar sind, und Steuerkanälen 19, 21, die die Zylinderräume der Zylindertrommel 11 mit einer Zuführungs- und einer Abführungsleitung 23, 24 verbinden.The essential parts of the axial piston machine generally designated 1 in FIG. 1 are a housing 4 consisting of a cup-shaped housing part 2 and a housing cover 3 , a drive shaft 5 which passes through the cup-shaped housing part 2 in the central axis 6 of the axial piston machine 1 and by means of preferred roller bearings 7 , 8 is mounted in the radial wall of the housing part 2 and in the housing cover 3 , a cylinder drum 11 arranged in the housing space 9 , which can be rotated about the central axis 6 by the drive shaft 5 and on the drive shaft 5 and on the control mirror 13 one on the inside of the Housing cover 3 arranged control plate 14 is mounted, a plurality of pistons 15 , which are arranged on a pitch circle 16 and are displaceable in axial piston bores 18 of the cylinder drum 11 due to an inclined surface 17 , and control channels 19 , 21 which the cylinder spaces of the cylinder drum 11 with a supply and a discharge line 23 , 24 connect.

Die Kolbenbohrungen 18 sind Stufenbohrungen, und die Kolben 15 sind Stufenkolben mit Stufenflächen 25, so daß sich erste Zylinderräume 22 und zweite Zylinderräume 26 ergeben. Die zweiten Zylinderräume 26 sind durch ein Kanalsystem, vorzugsweise bestehend aus einem Ringkanal 27 in der Zylindertrommel 11 und jeweils diesen mit einem zweiten Zylinderraum 26 verbindenen radialen Kanalabschnitten 26 miteinander verbunden, so daß sich im Betrieb der Axialkolbenmaschine 1 ein Druckausgleich für alle zweiten Zylinderräume 26 einstellt. Jeder erste Zylinderraum 22 ist mit dem zugehörigen zweiten Zylinderraum 26 durch einen Kanal 29 verbunden, der durch einen axialen Bohrungsabschnitt 31 und durch einen radialen Bohrungsabschnitt 32 in jedem Kolben 15 gebildet ist. Die Anordnung ist so getroffen, daß in der untersten Position jedes Kolbens 15 die radialen Kanalabschnitte 28 unterhalb der Stufenfläche 25 der Kolben 15 und die radialen Bohrungsabschnitte 32 oberhalb der Stufenfläche 33 der zweiten Zylinderräume 26 münden.The piston bores 18 are stepped bores, and the pistons 15 are stepped pistons with stepped surfaces 25 , so that first cylinder spaces 22 and second cylinder spaces 26 result. The second cylinder spaces 26 are preferably consisting connected by a channel system of a ring channel 27 in the cylinder barrel 11 and each of these connecting them with a second cylinder chamber 26 radial channel portions 26 to each other, so that a pressure balance for all the second cylinder chambers 26 adjusts the operation of the axial piston machine 1 . Each first cylinder chamber 22 is connected to the associated second cylinder chamber 26 by a channel 29 , which is formed by an axial bore section 31 and by a radial bore section 32 in each piston 15 . The arrangement is such that, in the lowest position of each piston 15, the radial channel sections 28 open below the step surface 25 of the piston 15 and the radial bore sections 32 open above the step surface 33 of the second cylinder spaces 26 .

Die Steuerkanäle 19, 21 werden durch Zylindereintrittsöff nungen 34 in Form von axialen Bohrungen in der Zylinder trommel 11 und einander diametral gegenüberliegende, nierenförmigen Steueröffnungen 35 in der Steuerplatte 14 gebildet. Die Zylindereintrittsöffnungen 34 befinden sich auf einem Teilkreis 36, der im Durchmesser geringer ist als der Teilkreis 16, auf dem die Kolben 15 angeordnet sind. Infolge dessen sind die ersten Zylinderräume 22 von den Zylindereintrittsöffnungen 34 radial innen angeschnitten. Das Durchmesserverhältnis des vorhandenen wirksamen Kolbendurchmessers 37 und des Durchmessers 38 der zugehörigen Zylindereintrittsöffnung 34 beträgt beim vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 1,5 : 1. Dabei ist die Anordnung auch so getroffen, daß die Mittelachsen 39 der Zylindereintrittsöffnungen 34 den inneren Wandungs bereich der ersten Zylinderräume 22 in etwa schneiden. Hierdurch ergibt sich ein Größenverhältnis des Teilkreis durchmessers 16 der Zylinderräume 22, 26 zum Teilkreis durchmesser 36 der Zylindereintrittsöffnungen von etwa 1,3 : 1.The control channels 19 , 21 are formed by cylinder inlet openings 34 in the form of axial bores in the cylinder drum 11 and diametrically opposite, kidney-shaped control openings 35 in the control plate 14 . The cylinder inlet openings 34 are located on a pitch circle 36 which is smaller in diameter than the pitch circle 16 on which the pistons 15 are arranged. As a result, the first cylinder spaces 22 are cut radially inward from the cylinder inlet openings 34 . The diameter ratio of the existing effective piston diameter 37 and the diameter 38 of the associated cylinder inlet opening 34 is approximately 1.5: 1 in the present exemplary embodiment. The arrangement is also such that the central axes 39 of the cylinder inlet openings 34 form the inner wall area of the first cylinder spaces 22 in about cutting. This results in a size ratio of the pitch circle diameter 16 of the cylinder spaces 22 , 26 to the pitch circle diameter 36 of the cylinder inlet openings of approximately 1.3: 1.

Im Betrieb der Axialkolbenmaschine, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel für den Pumpenbetrieb eingerichtet ist (vgl. Strömungspfeile in der Zuführungs- bzw. Abfüh rungsleitung 23, 24), und deren Funktion allgemein bekannt ist, und deshalb nicht beschrieben zu werden braucht, pflanzt sich der in den ersten Zylinderräumen 22 auf der Druckseite vorhandene Arbeitsdruck durch die Kanäle 29 in die zweiten Zylinderräume 26 fort, die aufgrund der allgemein mit 41 bezeichneten Leitungsver bindung gleichmäßig beaufschlagt werden, wodurch sowohl die Kolben 15 gegen die Schieffläche 17 als auch die Zylindertrommel 11 gegen den Steuerspiegel 13 beaufschlagt werden. Beim vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in jedem Kanal 29, vorzugsweise im radialen Bohrungsab schnitt 32, eine Drossel bzw. Düse 42 angeordnet, die so bemessen ist, daß sich in den zweiten Zylinderräumen 26 ein Druck einstellt, der in etwa dem halben Arbeitsdruck entspricht. Die Anordnung ist hier so getroffen, daß unter Berücksichtigung der die Zylindertrommel 11 gegen den Steuerspiegel 13 und von diesem weg beaufschlagende Kräfte derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Zylindertrommel 11 vorzugsweise mit einem geringen Druck am Steuerspiegel 13 anliegt, so daß sich ein eine lange Lebensdauer gewährleistender Ölfilm zwischen den einander zugewandten Flächen der Zylindertrommel 11 und der Steuerplatte 14 ausbilden kann. Aufgrund der mittigen, durch die Beaufschlagung der zweiten Zylinderräume 26 erzeugten Andruckkraft 43 für die Zylindertrommel 11 ist es möglich, die Zylindereintritts öffnungen 34 (Durchmesser 38) verhältnismäßig groß auszubilden, wobei insbesondere im Pumpenbetrieb der Axialkolbenmaschine 1 hohe Drehzahlen ermöglicht werden.In operation of the axial piston machine, which is set up for pump operation in the present exemplary embodiment (cf. flow arrows in the feed or discharge line 23 , 24 ) and whose function is generally known and therefore need not be described, the planted in the first cylinder spaces 22 on the pressure side existing working pressure through the channels 29 into the second cylinder spaces 26 , which are evenly acted upon because of the connection generally designated 41 , whereby both the piston 15 against the inclined surface 17 and the cylinder drum 11 against the control mirror 13 are applied. In the present preferred embodiment, a throttle or nozzle 42 is arranged in each channel 29 , preferably in the radial Bohrungsab section 32 , which is dimensioned such that a pressure is set in the second cylinder spaces 26 , which corresponds to approximately half the working pressure. The arrangement here is such that, taking into account the forces acting on the cylinder drum 11 against the control mirror 13 and away from it, forces are coordinated with one another in such a way that the cylinder drum 11 is preferably in contact with the control mirror 13 with a low pressure, so that there is a long service life ensuring oil film between the facing surfaces of the cylinder drum 11 and the control plate 14 can form. Because of the central pressure force 43 for the cylinder drum 11 generated by the action on the second cylinder spaces 26 , it is possible to make the cylinder inlet openings 34 (diameter 38 ) relatively large, high speeds being made possible in particular in the pump operation of the axial piston machine 1 .

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind neun Kolben 15 vorhanden. Aus Fig. 2 ist sowohl die Zuordnung der betreffenden Kolben 15 zur Niederdruck- und Hochdruckseite ND, HD als auch die Leitungsverbindung 41 zwischen den zweiten Zylinderräumen 26 zu entnehmen.In the present exemplary embodiment, nine pistons 15 are present. From Fig. 2, both the allocation of the respective pistons is also to be found 15 for the low and high pressure side ND, HD as the line connection 41 between the second cylinder spaces 26.

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die Verbindung der Zylinderräume 22, 26 untereinander anstatt an einer Axialkolbenmaschine konstanten Durchsatzvolumens an einer solchen mit veränderlichem Durchsatzvolumen, nämlich einer Pumpe oder einem Motor, durchzuführen. In the context of the invention, it is possible to connect the cylinder spaces 22 , 26 to one another with a variable throughput volume, namely a pump or a motor, instead of on an axial piston machine with a constant throughput volume.

Nachfolgend werden einige besondere Vorteile der erfin dungsgemäßen Ausgestaltung angegeben:Below are some special advantages of inventions design according to the invention:

- An additional cylinder drum pressure makes it possible to enlarge the cylinder inlet openings 34 .
- Permanent application of pressure to the annular surfaces of all pistons 15 from the high pressure. Through the action of a throttle chain, the high pressure is reduced to 50%.
- The cylinder-centered additional contact pressure reduces the diameter of the control surface (cf. 36 ) and thus has a centrifugal effect on the suction flow.
- The pressurized annular surfaces of the pistons 15 ensure that the existing sliding shoes 44 are in perfect contact with the sloping surface 17 or the lifting disc even at the lowest operating pressure. The piston heads are pivotable but axially fixed in ball joints of the sliding shoes. This has a positive effect, ie less noise is generated, since the pre-filling effect occurs. In addition, the sliding shoes 44 are held in the usual way on the inclined surface 17 by means of a retraction disk 46 supported on the cylinder drum 11 by a spherical cap 45 .
- The forced guidance of the pistons 15 in the suction stroke is exceptionally strong and only requires initial support in the start-up phase, ie an expensive piston retraction device can also be dispensed with.

Claims

1. Axial piston machine of the swash plate or inclined axis type with a plurality of pistons which are displaceable by a drive surface in a cylinder or in a rotatable cylinder drum, the pistons being formed by step pistons delimiting first and second cylinder spaces and the second cylinder spaces by at least one connecting line to one another are connected, characterized in that the first cylinder spaces ( 22 ) forming the working spaces are connected to the second cylinder spaces ( 26 ) by throttling connecting channels ( 29 ).

2. Axial piston machine according to claim 1, characterized in that, in operation, there is a pressure in the second cylinder spaces ( 26 ) which corresponds to approximately half the working pressure.

3. Axial piston machine according to claim 1 or 2, characterized in that the connecting channel ( 29 ) extends in the piston ( 15 ).

4. Axial piston machine according to claim 3, characterized in that the connecting channel ( 29 ) is formed by an axial and a radial channel section ( 31 , 32 ).

5. Axial piston machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that a throttle ( 42 ) is arranged in each connecting channel ( 29 ), preferably in the radial channel section ( 32 ).