EP0162238B1 - Axial piston machine, especially a pump of the inclined plate type - Google Patents

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EP0162238B1
EP0162238B1 EP19850103801 EP85103801A EP0162238B1 EP 0162238 B1 EP0162238 B1 EP 0162238B1 EP 19850103801 EP19850103801 EP 19850103801 EP 85103801 A EP85103801 A EP 85103801A EP 0162238 B1 EP0162238 B1 EP 0162238B1
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EP
European Patent Office
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cylinder
control surface
loading
axial piston
piston
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EP19850103801
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Ludwig Wagenseil
Manfred Lotter
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Hydromatik GmbH
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Hydromatik GmbH
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    • F04B1/2014Component parts
    • F04B1/2064Pumphousing
    • F04B1/2071Cylinder barrel bearing means

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Axialkolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to an axial piston engine according to the preamble of claim 1.
  • Bei Axialkolbenmaschinen dieser Bauart ist ein sauberer Lauf und eine befriedigende Abdichtung des die Kolben aufnehmenden Zylinders auf der Steuerfläche nur dann gegeben, wenn die auf den Zylinder im Betrieb wirkenden Kräfte so bemessen sind, daß einerseits ein auch nur teilweises Abheben des Zylinders von der Steuerfläche verhindert ist und zum anderen ein Andruck des Zylinders an die Steuerfläche vorliegt, bei dem sich ein einen erhöhten Verschleiß verhindernder Ölfilm auf der Steuerfläche ausbilden kann. In axial piston machines of this type a clean operation and a satisfactory sealing of the piston-receiving cylinder on the control surface is only achieved when the forces acting on the cylinder in the operating forces are so dimensioned that on the one hand prevent even partial lifting of the cylinder from the control surface is present and on the other a pressure of the cylinder on the control surface, in which an increased wear preventing oil film can be formed on the control surface. Im vorliegenden Zusammenhang sollen zunächst die Kräfte Berücksichtigung finden, die in axialer Richtung auf den Zylinder wirken. In the present context, the forces will first be considered acting in the axial direction on the cylinder. Es handelt sich zum einen um eine sogenannte Steuerflächenkraft, die im Betrieb den Zylinder von der Steuerfläche abzuheben sucht. It is on the one hand a so-called control surface force tending lift in operation the cylinder of the control surface. Die Steuerflächenkraft ergibt sich als Summe der partialen Drücke und Fläche über dem gesamten Druckfeld und möglichen Spaltdrücken. The control surface force is the sum of partial pressures and surface over the entire print area and possible gap pressures. Deshalb wird die Steuerflächenkraft durch eine resultierende Kraft dargestellt, die senkrecht zur Steuerfläche gerichtet ist. Therefore, the control surface force is represented by a resultant force which is directed perpendicular to the control surface.
  • Eine Axialkolbenmaschine der eingangs bezeichneten Bauart ist in der GB-A-311 938 beschreiben und dargestellt. An axial piston machine of the type described in the introduction is described and disclosed in GB-A-311938 shown. Bei dieser bekannten Ausgestaltung liegt der Zylinder mit einer ebenen Stirnfläche an einer ebenen Steuerfläche an, wobei die Kolbenbohrungen ohne Querschnittsverengung an der Stirnseite münden. In this known embodiment of the cylinder rests with a flat end surface on a planar control side, wherein the piston bores open at the face without cross-sectional constriction. Zur Kompensation der Steuerflächenkraft sind auf dem Umfang des Zylinders verteilt Belastungszylinder angeordnet, die mit den Kolbenbohrungen verbunden und somit mit dem Arbeitsdruck beaufschlagbar sind und den Zylinder gegen die Steuerfläche beaufschlagen. To compensate for the force control surface are on the circumference of the cylinder are arranged distributed loading cylinders, which are thus acted upon with the working pressure is connected to the piston bores and and pressurize the cylinder against the control surface.
  • Aus der DE-OS 2 250 510 ist es ebenfalls bekannt, der Steuerflächenkraft durch eine entgegengesetzte Belastungskraft entgegenzuwirken, die den Zylinder gegen die Steuerfläche beaufschlagt. From DE-OS 2250510 it is also known to counteract the force control surface by an opposing biasing force that urges the cylinder against the control surface. Dies wird durch mehrere Maßnahmen erreicht. This is achieved through several measures. Zum einen weisen die Kolbenbohrungen eine durch eine Querschnittsverringerung gebildete Schulter auf, an der ein Teil der Belastungskräfte wirksam ist. Firstly, the piston bores on a shoulder formed by a reduction in cross section to which a part of the loading forces is effective. Ein anderer Teil der Belastungskräfte wird durch auf dem Umfang verteilte Belastungskolben erzeugt, die am Maschinengehäuse abgestützt sind, die entweder durch Federdruck oder als hydraulische Kolben vom Arbeitsdruck beaufschlagbar sind und den Zylinder in Richtung auf die Steuerfläche belasten. Another part of the loading forces generated by circumferentially distributed load pistons which are supported on the machine housing, which can be pressurized either by spring pressure or hydraulic piston on the working pressure and load the cylinder in the direction of the control surface. Außerdem ist eine zentrale Feder vorhanden, die den Zylinder gegen die Steuerfläche vorspannt. In addition, there is a central spring which biases the cylinder against the control surface.
  • Beim aus DE-OS 2 250 510 entnehmbaren Stand der Technik ist der Zylinder im Sinne einer sogenannten kinematischen Führung auf der Antriebswelle einer Schrägscheiben-Axialkolbenmaschine gelagert. When from DE-OS 2,250,510 removable prior art, the cylinder is supported in the sense of a so-called kinematic guide on the drive shaft of a swash plate axial piston machine. Dh, der Zylinder vermag sich selbsttätig an die Steuerfläche anzupassen, jedoch sind grundsätzlich auch Kippbewegungen des Zylinders möglich, die - wie eingangs schon beschrieben - zu einem Abheben des Zylinders von der Steuerfläche führen. Ie, the cylinder is able to adapt automatically to the control surface, but also tilting movements of the cylinder are possible in principle, the - lead to a lifting of the cylinder from the control surface - as already described.
  • Ein mit dem vorbeschriebenen Stand der Technik vergleichbarer Stand der Technik ist auch aus DE-PS 941 343 zu entnehmen. A comparable with the prior art described above prior art can also be seen from DE-PS 941 343. Bei dieser Bauart ist die Wirksamkeit der Beiastungs- bzw. Ausgleichszylinder vom Druckzustand in den Kolbenbohrungen abhängig. In this design, the effectiveness of Beiastungs- or compensating cylinder from the pressure condition in the piston bores depends. Hierzu ist jeder Belastungszylinder durch einen Verbindungskanal mit einer in seiner Nähe befindlichen Kolbenbohrungen verbunden. To this end, each loading cylinder is connected by a connecting channel with a located in its vicinity piston bores. Der Zylinder ist mittels eines Wälzlagers gelagert, was eine selbsttätige Spaltanpassung verhindert. The cylinder is mounted by means of a rolling bearing, which prevents an automatic gap adjustment.
  • Bei den vorbeschriebenen, bekannten Bauarten, bei denen die Querschnittsverengungen der Kolbenbohrungen Durchflußengpässe bilden, ist der jeweilige Strom des hydraulischen Mediums beeinträchtigt. In the above, known designs in which the cross-sectional constrictions of the piston bores form Durchflußengpässe, the respective flow of the hydraulic medium is impaired. Außerdem sind die eingangs beschriebenen Forderungen nicht erfüllt, die eine einwandfreie Führung des Zylinders auf der Steuerfläche gewährleisten. In addition, the demands described above are not met, which ensure a perfect guidance of the cylinder on the control surface. Bei der Bauart gemäß DE-PS 941 343 scheint ein schädlicher Andruck des Zylinders an die Steuerfläche nicht möglich zu sein, weil der Zylinder stirnseitig gegen ein Axialdrucklager abgestützt ist. In the design according to DE-PS 941 343 a damaging pressure of the cylinder to the control surface does not seem to be possible because the cylinder is frontally supported against a thrust bearing.
  • Es ist aus der DE-C-910 239 bekannt, zur Abstützung des Zylinders eine konvexe Steuerfläche vorzusehen, wobei der Radius der Steuerfläche so groß bemessen ist, daß der Schnittpunkt der senkrecht zur Steuerfläche gerichteten Steuerflächenkraft und der Belastungskraft in einer quer zur Drehachse verlaufenden Ebene liegt, die im Bereich eines am Zylinderumfang vorgesehenen Stützlagers angeordnet ist. It is known from DE-C-910 239 known to provide a convex cam surface for supporting the cylinder, the radius of the cam surface is so large that the intersection of the directed perpendicular to the control surface control surface force and the loading force in a direction transverse to the rotational axis level is disposed in the area of ​​a cylinder circumference provided on the support bearing. Bei dieser Ausgestaltung sind jedoch keine Belastungszylinder sondern nur Querschnittsverengungen der Kolbenbohrungen vorgesehen, die radialeinwärts versetzt und somit auf einem verhältnismäßig kleinen Teilkreis angeordnet sind. In this embodiment, however, no loading cylinders but only cross-sectional constrictions of the piston bores are provided, which are offset radially inward, and thus disposed on a relatively small pitch.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine der eingangs bezeichneten Bauart so auszugestalten, daß bei maximaler Ausnutzung der Kolbenleistungen eine axial und radial ausgeglichene Führung des Zylinders möglich ist. The object underlying the invention is to design an axial piston machine of the type described at the outset so that, at maximum utilization of the benefits piston an axially and radially balanced guidance of the cylinder is possible.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. This object is solved by the features of claim 1.
  • Bei der sphärischen Wölbung der Steuerfläche sind die aufgrund des Druckfeldes und der Spaltdrücke an der Steuerfläche hervorgerufenen Teilkräfte der Steuerflächenkraft senkrecht zur Steuerfläche gerichtet, und deshalb sind die parallel zu den Kolben gerichteten Komponenten dieser Teilkräfte geringer. In the spherical curvature of the control surface, the induced on the control surface due to the pressure field and the nip pressures partial forces of the control surface force directed perpendicular to the control surface, and therefore the directed parallel to the piston components of these partial forces are lower. Dies ist eine günstige Auswirkung, da bei der Bemessung der Belastungskraft nur die parallel zu den Kolben gerichtete Komponente der Steuerflächenkraft zu This is a favorable effect since in the calculation of the loading force only to the pistons directed parallel component of the control surface force to
  • berücksichtigen ist. is taken into account. Eine sphärische Steuerfläche führt zwar zu einer radialen Kraftkomponente, jedoch ist die radiale Kraftkomponente bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung unschädlich, weil sie in einer Querebene der Axialkolbenmaschine wirkt, in der der Zylinder radial abgestützt ist und somit kein Kippmoment auf den Zylinder auszuüben vermag. Although a spherical control surface resulting in a radial force component, but the radial force component in the inventive embodiment is not harmful, because it acts in a transverse plane of the axial piston machine in which the cylinder is supported radially and thus can exert no tilting moment to the cylinder.
  • Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist der Zylinder sowohl axial als auch radial von bedeutenden schädlichen Krafteinwirkungen befreit. In the inventive design of the cylinder is both axially and radially exempt from significant adverse forces. Dies führt zu einer optimalen Anlage des Zylinders an der sphärischen Steuerfläche, wobei aufgrund des Gleichgewichtes der Steuerflächenkraft und der Belastungskraft sich ein wirksamer Ölfilm zwischen der Steuerfläche und dem Zylinder ausbilden kann, wodurch Reibung und Verschleiß auf ein Minimum begrenzt werden. This leads to an optimum installation of the cylinder on the spherical control surface, wherein an effective oil film between the control surface and the cylinder can be formed due to the equilibrium of the control surface force and the loading force, whereby friction and wear are limited to a minimum.
  • Dabei ist zu berücksichtigen, daß sowohl die Belastungskraft als auch die Steuerflächenkraft aus mehreren Teilkräften bestehen können, z. It should be noted that both the loading force and the force control area may consist of several forces, z. B. nehmen auch die bei der Verschiebung der Kolben wirksamen Reibungskräfte in beiden axialen Richtungen Einfluß sowohl auf die Steuerflächenkraft als auch auf die Belastungskraft. B. also take effective in shifting the piston friction forces in both axial directions influence on both the control surface force and the load force.
  • Außerdem kann der Zylinder durch eine zentrische Federkraft, z. In addition, the cylinder may be through a central spring force, z. B. in Form einer Druckfeder, ständig gegen die Druckfläche beaufschlagt sein, wie es beim Stande der Technik gemäß DE-OS 22 50 510 der Fall ist. For example, be constantly urged in the form of a compression spring against the pressure surface, as is 22 50 510 of the case in the prior art according to DE-OS. Die von der Feder erzeugte Teilkraft ist Teil der Belastungskraft. The component force produced by the spring is part of the loading force.
  • Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist aus zweierlei Gründen vorteilhaft. The embodiment of claim 2 is advantageous for two reasons. Zum einen ergibt sich aufgrund der zur Steuerfläche kegelig verjüngenden Kolbenbahn ein kleinerer Radius für die Steueröffnungen in der Steuerfläche. On the one hand, a smaller radius for the control openings in the control surface is due to the tapered conical surface of the control piston path. Infolgedessen sind aufgrund eines verhältnismäßig kleinen Druckfeldes und des kürzeren Hebelarmes die hervorgerufenen Teilkräfte der Steuerflächenkraft geringer, was kleinere Belastungszylinder ermöglicht. As a result, due to a relatively small pressure field and the shorter lever arm, the induced forces part of the control surface force are lower, which allows for smaller loading cylinder. Zum anderen wird aufgrund dieser Ausgestaltung Bauraum für die Belastungszylinder gewonnen. Secondly obtained space for the loading cylinder due to this configuration.
  • Bei einer Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist gewährleistet, daß die Kolben der Belastungszylinder ständig an ihrer Wirkfläche anliegen und deshalb auch der Zylinder auch im drucklosen Zustand an der Steuerfläche anliegt. In one embodiment of claim 3 it is ensured that the piston of the loading cylinder continuously abut their effective area and therefore also the cylinder is applied on the control surface and in the unpressurized state. Ein weiterer Vorteil der Federvorspannung für die Kolben der Belastungszylinder ist darin zu sehen, daß aufgrund des verhältnismäßig großen Drehachsenabstandes die Federkraft in den Belastungszylindern sehr wirksam ist gegen radial am Zylinder wirksame Kippmomente, die beispielsweise durch Turbulenzen in der Mediumströmung oder durch Massenkräfte hervorgerufen werden können. Another advantage of the spring bias for the piston of the loading cylinder can be seen that, due to the relatively large rotational axis distance, the spring force in the loading cylinders is very effective against radially effective on the cylinder tilting moments, which can be caused, for example, by turbulence in the medium flow or by inertia forces. Als Vergleich sei hier angeführt, daß übliche axiale Federkräfte zum Zweck des Andrucks des Zylinders an die Steuerfläche im Bereich der Antriebswelle weniger wirksam sind, weil der ihnen konstruktiv vorgegebene Wirkabstand gering ist. As a comparison it may be mentioned here that conventional axial spring forces are less effective for the purpose of the proof of the cylinder to the control surface in the region of the drive shaft, because of their constructive predetermined effective distance is small. Es ist vorteilhaft, sowohl aus Kostengründen als auch aus Gründen der Baugröße, die Ausbildung nach Anspruch 4 vorzusehen, wobei es sich empfiehlt, die Kolben der Belastungszylinder zum Zweck einer automatischer Schmierung des Gleitlagers gemäß Anspruch 5 zu durchbohren. It is advantageous, both for cost reasons and for reasons of size to provide the embodiment according to claim 4, wherein it is recommended to pierce the piston of the loading cylinder for the purpose of automatic lubrication of the sliding bearing according to claim. 5
  • Gemäß Anspruch 6 ist jedem Kolben ein Belastungszylinder zugeordnet, wobei zwischen den zueinandergehörigen Kolbenbohrungen und Belastungszylindern eine Leitungsverbindung besteht. According to claim 6, a loading cylinder is assigned to each piston, there is a line connection between the mating piston bores and loading cylinders.
  • Die Ausgestaltung nach Anspruch 7 führt zu einer Anpassung der durch die Belastungszylinder erzeugten Ausgleichskraft an den tatsächlichen Druckverlauf in den Kolbenräumen, der aufgrund konstruktiver und naturgesetzlicher Gegebenheiten gegenüber dem Zylinder in Umfangsrichtung sozusagen phasenverschoben ist. The embodiment according to claim 7 leads to an adjustment of the balancing force generated by the loading cylinder to the actual pressure curve in the piston chambers, which is phase-shifted as it were, due to constructive and natural legal conditions with respect to the cylinder in the circumferential direction.
  • Nachfolgend werden vier Below are four
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer vereinfachten Zeichnung beschrieben. Embodiments of the invention will be described in a simplified drawing. Es zeigen: Show it:
    • Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Axialkolbenmaschine im axialen Schnitt als erstes Ausführungsbeispiel; Figure 1 is an axial piston machine configured according to the invention in axial section as the first embodiment.
    • Fig. 2 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Axialkolbenmaschine im axialen Schnitt als zweites Ausführungsbeispiel; Figure 2 is an axial piston machine configured according to the invention in axial section as the second embodiment.
    • Fig. 3 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Axialkolbenmaschine im axialen Schnitt als drittes Ausführungsbeispiel; Figure 3 is an axial piston machine configured according to the invention in axial section as the third embodiment.
    • Fig. 4 einen Schnitt durch die Fig. 4 is a section through the
      Axialkolbenmaschine nach Fig. 1 entlang der Linie IV-IV in Fig. 1, der jedoch um 90° im Uhrzeigersinn verdreht ist; An axial piston machine according to Figure 1 along the line IV-IV in Figure 1, but which is rotated 90 ° clockwise..;
    • Fig. 5 einen der Fig. 4 entsprechenden Schnitt eines vierten Ausführungsbeispiels, der jedoch entgegen dem Uhrzeigersinn um 90° verdreht ist. Fig. 5 a of Fig. 4 corresponding section of a fourth embodiment, which however is rotated counterclockwise by 90 °.
  • Die in Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichnete Axialkolbenmaschine, die als Pumpe und als Motor betrieben werden kann, besteht aus einem allgemein mit 2 bezeichneten Gehäuse, einer darin um eine Drehachse 3 drehbar gelagerten Antriebswelle 4, einer sogenannten Schrägscheibe 5, an der mittels Gleitschuhen 6 und einer Andruckplatte 7 auf einem Teilkreis verteilt Kolben 8 gehalten sind, einen durch die Antriebswelle 4 um die Drehachse 3 drehbaren Zylinder 9, in dem die Kolben 8 in sich axial erstreckenden Kolbenbohrungen 11 verschiebbar geführt sind und einer am Gehäuse 2 unbeweglich befestigten Steuerplatte 12, deren sphärisch konvex gewölbte Steuerfläche 13 nierenförmige Steueröffnungen 14 aufweist, die während des Drehens des Zylinders 9 mit den Kolbenbohrungen 11 in oder außer Überdeckung geraten und somit im Sinne von Ventilen den Pumpbetrieb bzw. Motorbetrieb der Axialkolbenmaschine 1 steuern. The generally designated in Fig. 1 with 1 axial piston machine that can be operated as a pump and as a motor, is composed of a generally designated 2 housing, a rotatable therein about a rotary axis 3 mounted drive shaft 4, a so-called swash plate 5 on which by means of sliding shoes 6 and a pressure plate 7 on a pitch circle distributed piston 8 are bound to a rotatable by the drive shaft 4 around the axis of rotation 3 cylinder 9 in which pistons are displaceably guided 8 in axially extending piston bores 11 and an immovably fixed to the housing 2 control plate 12 whose spherically convexly curved control surface 13 has kidney-shaped control ports 14, which come during the rotation of the cylinder 9 with the piston bores 11 in or out of register and thus the purposes of valves to control the pumping operation or motor operation of the axial piston machine. 1
  • Der Antrieb der Kolben 8 erfolgt durch die Schrägscheibe 5, an der die Kolben 8 lediglich axial gehalten sind. The drive of the piston 8 is effected by the swash plate 5 on which the pistons are maintained for 8 only axially. Das heißt, während des Drehens des Zylinders 9 gleiten die Gleitschuhe 6 in Umfangsrichtung an der Schrägscheibe 5, wodurch die axiale Bewegung der Kolben 8 erzeugt wird. That is, during the rotation of cylinder 9 6 slide the sliding shoes in the circumferential direction on the swash plate 5, whereby the axial movement of the piston is generated. 8
  • Die der Steuerfläche 13 zugewandte Stirnseite des Zylinders 9 ist entsprechend der Wölbung der Steuerfläche 13 sphärisch konkav gewölbt und liegt dichtend an der Steuerfläche 13 an. The control surface 13 of the facing end side of the cylinder 9 is arched spherically concave corresponding to the curvature of the control surface 13 and sealingly abuts against the control surface. 13
  • Der Zylinder 9 weist eine Bohrung 15 auf, in der er von der Antriebswelle 4 mit Spiel durchfaßt wird, die im Bereich ihrer Enden mittels Wälzlager 16 und 17 gelagert ist. The cylinder 9 has a bore 15 in which it is enclosed by the drive shaft 4 with play, which is mounted in the region of their ends by means of bearings. 16 and 17 Der Zylinder 9 ist lediglich an seinem der Steuerfläche 13 abgewandten Ende durch ein radial wirksames Stützlager 18 an der Antriebswelle 4 abgestützt. The cylinder 9 is supported only at its end facing away from the control surface 13 by a radially effective support bearing 18 to the drive shaft. 4 Zwischen der Antriebswelle 4 und dem Stützlager 18 besteht eine in Umfangsrichtung wirksame Drehmitnahmeverbindung 19 in Form einer Keilnut-Verbindung. Between the drive shaft 4 and the support bearing 18 is effective in the circumferential direction rotationally driving connection 19 in the form of a splined connection. Der Zylinder 9 ist mittels einer oder mehrerer Druckfedern 21 gegen die Steuerfläche 13 vorgespannt, die gegen die der Steuerfläche 13 abgewandte Stirnseite des Zylinders 9 wirken und an einem sphärischen Lagerteil 22 abgestützt sind, das zum einen den Zylinder 9 mit einer zylindrischen Bohrung umgreift und auf dessen äußerer Kugelfläche die Andruckplatte 7 pendelnd gleitet. The cylinder 9 is biased by means of one or more compression springs 21 against the cam surface 13, acting against the control surface 13 facing away from front side of the cylinder 9 and are supported on a spherical bearing member 22 on the one hand surrounds the cylinder 9 having a cylindrical bore and the outer spherical surface of the presser plate 7 slides pendulum.
  • Das Stützlager 18 ist im Bereich einer mit A bezeichneten Ebene angeordnet, die gleichzeitig auch die mittlere Schwenkebene der Schrägscheibe 5 ist. The support bearing 18 is arranged in the region of a level designated A, which is also the central pivot plane of the swash plate. 5
  • Im Betrieb der Axialkolbenmaschine 1 wirken am Zylinder 9 eine allgemein mit F s bezeichnete Steuerflächenkraft, die senkrecht zur Steuerfläche 13 gerichtet ist und den Zylinder 9 von der Steuerfläche 13 abzuheben sucht, und eine axial gerichtete, allgemein mit F ER bezeichnete resultierende Belastungskraft, die den Zylinder 9 gegen die Steuerfläche 13 beaufschlagt. In operation, the axial piston machine 1 acting on the cylinder 9 a, generally designated F s control surface force which is directed perpendicular to the control surface 13 and the cylinder 9 is looking out from the control surface 13, and an axially directed, generally designated F ER resulting load force which the cylinder 9 urged against the control surface. 13 Die Steuerflächenkraft F s ergibt sich im wesentlichen als Summe der partialen Drücke über dem gesamten Druckfeld und möglichen Spaltdrücken, die sich zwischen der Steuerfläche 13 und der auf ihr gleitenden Stirnfläche 23 des Zylinders 9 aufzubauen vermögen und die den Zylinder 9 von der Steuerfläche 13 abzuheben suchen. The control surface force F s is obtained substantially as the sum of partial pressures over the entire printing field and possible gap pressures between the control surface 13 and are able to build on its sliding face 23 of the cylinder 9, and the search for lifting the cylinder 9 of the control surface 13 , Auf die Steuerflächenkraft F s haben mehrere Teilkräfte Einfluß, z. On the control surface force F s several partial forces have influence such. B. die Reibungskräfte, die aufgrund der Verschiebung der Kolben 8 und aufgrund der Strömung an den Wänden der Kolbenbohrungen 11 in beiden axialen Richtungen wirksam sind. As the frictional forces, which are effective due to the displacement of the piston 8 and due to the flow on the walls of the piston bores 11 in both axial directions. Aus Vereinfachungsgründen soll auf eine weitere Beschreibung dieser Teilkräfte verzichtet werden. For reasons of simplification is to be dispensed with a further description of these component forces. Die resultierende Belastungskraft F ER umfaßt ebenfalls mehrere Teilkräfte und insbesondere eine Belastungskraft F E , mit der auf den Umfang verteilte Belastungszylinder 24 den Zylinder 9 in Richtung auf die Steuerfläche 13 beaufschlagen. The resulting force F ER also comprises a plurality of partial forces, and in particular a loading force F E, acted upon by the distributed over the circumference of loading cylinder 24 to the cylinder 9 in the direction of the control surface. 13 Die resultierende Belastungskraft F ER umfaßt auch allgemein durch F K bezeichnete Kolbenkräfte, auf die wie schon bei der Erklärung der Steuerflächenkraft Fs nicht weiter eingegangen werden soll. The resulting force F ER also includes generally denoted by F K piston forces to which should not be entered as with the declaration of the control surface force Fs. Auch die von den Druckfedern 21 erzeugte, nicht näher bezeichnete Kraft nimmt Einfluß auf die resultierende Belastungskraft F ER . Also, the force generated by the compression springs 21, unspecified influences the resulting force F ER.
  • Die Kolben der Belastungszylinder 24 sind mit 25 und die zugehörigen Arbeitsräume mit 26 bezeichnet. The piston of the loading cylinder 24 are connected to 25 and indicates the associated working chambers with 26th Wie Fig. 4 deutlich zeigt, ist jedem Kolben 8 ein Belastungszylinder 24 zugeordnet, wobei die Kolbenbohrungen 11 mit den zu gehörigen Arbeitsräumen 26 der Belastungszylinder 24 durch radiale Kanäle 27 verbunden sind. As shown in Fig. 4 clearly shows, each piston 8 is associated with a loading cylinder 24, the piston holes 11 are connected to the associated working chambers 26 of the loading cylinder 24 by radial channels 27. Die Belastungskolben 25 sind mittels eines Gleitrings 28 am Gehäuse 2 abgestützt. The load pistons 25 are supported by a slide ring 28 on the housing. 2 Sie sind zum Zweck einer automatischen Schmierung der Gleitfläche 29 bei 31 durchbohrt. They are drilled through for the purpose of automatic lubrication of the sliding surface 29 at the 31st Während der Gleitring 28 fest am Gehäuse 2 befestigt ist, nehmen die Belastungskolben 25 an der Drehbewegung des Zylinders 9 teil. While the sliding ring 28 is fixedly mounted on the housing 2, the load piston part 25 to the rotating movement of the cylinder. 9 Zur Aufnahme der Belastungszylinder 24 weist der Zylinder 9 einen Flansch 32 auf. For receiving the loading cylinder 24, the cylinder 9 has a flange 32nd
  • Sowohl die Steuerflächenkraft F s als auch die von den Belastungszylindern 24 erzeugte Belastungskraft F E sind pulsierende Kräfte. Both the control surface force F s and the loading force generated by the loading cylinders 24 F E are pulsating forces. Dies ergibt sich aufgrund des Druckaufbaus bzw. -abfalls in den Kolbenbohrungen 11. This is due to the pressure buildup or -abfalls in the piston bores. 11
  • Da die Steuerflächenkraft F s nicht parallel zur Drehachse 3 gerichtet ist, ist ihre parallel zur Drehachse 3 gerichtete Steuerflächenkraftkomponente F SK geringer. Since the control surface force F s is not directed parallel to the rotation axis 3, parallel to their axis of rotation 3 directional control surface force component F SK is less.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die in axialer Richtung einander entgegengesetzt am Zylinder 9 wirkenden Kräfte im Gleichgewicht stehen. According to the invention it is provided that in the axial direction opposite one another on the cylinder 9 forces are in equilibrium. Berücksichtigt man, daß die Steuerflächenkraftkomponente F SK von der Drehachse 3 einen geringeren Abstand a als die resultierende Belastungskraft F ER aufweist, deren Abstand zur Drehachse 3 mit b bezeichnet ist, dann ergibt sich im Vergleich mit der Steuerflächenkraftkomponente F SK eine verhältnismäßig geringere Größe der resultierenden Belastungskraft F ER , um ein Kräftegleichgewicht herzustellen. Taking into account that the control surface force component F SK from the rotational axis 3 at a shorter distance a than the resultant force F ER, the spacing is referred to the rotation axis 3 b, then results in comparison with the control surface force component F SK a relatively smaller size of the resulting loading force F ER to establish a balance of forces. Um dies Kräftegleichgewicht zu erreichen, sind die Arbeitsflächen (Durchmesser d) der Belastungszylinder 24 entsprechend ausgelegt. To achieve this balance of forces, the working surfaces (diameter d) of the loading cylinders 24 are designed accordingly.
  • Da die Steuerflächenkraft F s schräg gerichtet ist, ergibt sich eine radial gerichtete Kraftkomponente F R , die den Zylinder 9 radial belastet. Since the control surface force F s is directed obliquely, there is a radially directed force component F R, the radially loaded the cylinder. 9 Um diese radiale Kraftkomponente F R unschädlich zu machen, ist erfindungsgemäß der Radius R der Steuerfläche 13 so groß bemessen, daß die Kraftlinien der Steuerflächenkraft F s und der resultierenden Belastungskraft F ER sich in einem Punkt S schneiden, der auf der Querebene A liegt, in der der Zylinder 9 radial abgestützt ist. In order to make this radial force component F R harmless, the radius R of the control surface 13 is according to the invention so large that the lines of force of the control surface force F s and the resulting force F ER intersect at a point S, which lies on the transverse plane A, in which is supported radially of the cylinder. 9 Aufgrund dieser Ausgestaltung vermag die radiale Kraftkomponente F R kein Kippmoment auf den Zylinder 9 auszuüben. Due to this configuration, the radial force component F R is able to exert no tilting moment on the cylinder. 9
  • Die Ausführungsform des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, daß die Achsen der Kolben 8 in Richtung auf die Steuerfläche 13 konvergieren. The embodiment of the second embodiment shown in Fig. 2 differs from the first embodiment only in that the axes of the piston 8 converge in the direction of the control surface 13. Infolgedessen werden die Kolben 8 auf einer Bahn gedreht, die sich zur Steuerfläche 13 hin kegelig verjüngt. As a result, the pistons 8 are rotated along a path that tapers to the control surface 13 towards conical. Bei einer solchen Ausgestaltung ist im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel die Größe des Druckfeldes In such a configuration, compared with the first embodiment, the size of the print field
  • und damit auch die Steuerflächenkraft F s verringert, was auch durch einen verhältnismäßig geringen, wirksamen Abstand a bedingt ist. and therefore the control surface force F s reduced, which is also due to a relatively small, effective distance a. Bei dieser Ausführungsform ist die Belastungskraft F ER im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel etwas schräg gerichtet. In this embodiment, the loading force F ER in contrast to the first embodiment is somewhat obliquely. Im Prinzip ergeben sich beim zweiten Ausführungsbeispiel gleiche Kraftverhältnisse wie beim ersten Ausführungsbeispiel. In principle, resulting in the second embodiment same force relationships as in the first embodiment.
  • Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 unterscheidet sich vom zweiten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß keine den Zylinder 9 in Richtung auf die Steuerfläche 13 beaufschlagende Druckfedern vorgesehen sind, die gemäß Fig. 1 mit 21 bezeichnet sind. The third embodiment shown in Fig. 3 differs from the second embodiment essentially in that no cylinder 9 are provided in the direction of the control surface 13 acting on compression springs, which are designated in FIG. 1 by 21. Statt dessen sind entsprechende Federn 21 in den Belastungszylindern vorgesehen, wo sie sowohl ein Abheben der Kolben 24 im drucklosen Zustand, als auch eine wirksame Anlage des Zylinders 9 an die sphärische Steuerfläche bewirken. Instead, respective springs 21 are provided in the loading cylinders, where they both a lifting of the piston 24 in the unpressurized state, than 9 also effect an effective installation of the cylinder of the spherical cam. Eine gewisse Anlagekraft ist nicht schädlich, sofern sie gering ist. A certain contact force is not harmful if it is low.
  • Die Fig. 4 und 5 zeigen einen je wechselseitig um 90° verdrehten Querschnitt durch die Axialkolbenmaschine nach Fig. 1 entlang der Linie IV-IV bzw. in der Ebene der Verbindungskanäle 27. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Fig. 5 eine gegenüber der Fig. 4 abgewandelte Ausführungsform als viertes Ausführungsbeispiel zeigt. FIGS. 4 and 5 show a depending mutually twisted by 90 ° cross-section of the axial piston machine according to FIG. 1 along the line IV-IV and in the plane of the connecting channels 27. It should be noted that FIG. 5 shows a relation to the Fig. 4 shows modified embodiment as a fourth embodiment. Die Steuerfläche 13 ist mit gestrichelten Linien angedeutet. The control surface 13 is indicated by dashed lines. Die Nierenform der ebenfalls mit gestrichelten Linien dargestellten Steueröffnungen 14 ist deutlich erkennbar. The kidney-shape of the control ports 14 shown also in dashed lines is clearly visible.
  • Das vierte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 dadurch, daß das mit Querschraffur angedeutete Druckfeld 33 der Steuerfläche 13 um einen bestimmten Winkel w gegen die Totpunktachse 34 verdreht ist. The fourth embodiment of FIG. 5 differs from the first embodiment shown in FIG. 4 in that the indicated cross-hatching with pressure field 33 of the control surface 13 w is twisted by a certain angle against the Totpunktachse 34th Die Belastungszylinder 24 sind in die gleiche Umfangsrichtung (siehe Drehrichtung 35) um einen Winkel w 1 voreilig verdreht. The loading cylinders 24 are in the same circumferential direction (see direction of rotation 35) by an angle w 1 twisted premature. Infolgedessen wirkt die Belastungskraft F E in Anpassung an den Druckaufbau bzw. -abbau in den Kolbenräumen 11 ebenfalls voreilend. As a result, the loading force F E also acts, leading to match the pressure build-up and clearing down in the piston chambers. 11

Claims (7)

1. An axial piston machine (1) of the inclined disc type, in particular an axial piston pump,
- having a cylinder (9) which can rotate about an axis of rotation, in which, on a pitch circle, several pistons (8) are movably guided in piston bores (11) extending substantially along the axis of rotation (3) by means of an inclined disc (5),
- the piston bores (11) opening at the face (23) of the cylinder (9) which is remote from the inclined disc (5),
- the face (23) resting against a control surface (13 in which there are arranged control openings (14), positioned on the pitch circle of the pistons (8) which, in set positions of rotation of the cylinder (9), are covered by the openings of the piston bores (11),
- wherein the piston bores (11) open at the face (23) without reduction in cross-section,
- and loading cylinders (24) being distributed on the periphery which, when the axial piston machine (1) is in operation, load the cylinder (9) against the control surface (13) for the purpose of compensating an engaging control surface force (FSK) which tries to lift the cylinder (9) from the control surface (13),
- and its working chambers are each connected to a piston bore (11) by way of connecting channels (27),
- and wherein the cylinder (9) is supported radially on the shaft by a support bearing (18), characterised in that
- the face (23) is spherically concave and the control surface (13) is correspondingly spherically convex;
-the radius (R) of the control surface (13) is such that the intersecting point (S) of the control surface force (Fs) perpendicular to the control surface (13) and of the loading force (FER) lies in a plane (A) which extends transversely to the axis of rotation (3) and which is arranged in the region of the support bearing (18) of the cylinder (9),
- and said plane (A) and the swash plane (B) of the inclined disc (5) intersect in the axis of rotation (3).
2. An axial piston machine according to claim 1, characterised in that the axes of the pistons (8) and of the piston bores (11) converge conically towards the control surface (13).
3. An axial piston machine according to claim 1 or claim 2, characterised in that in at least some of the loading cylinders (24) springs (21) are evenly distributed around the circumference which load the cylinder (9) in the direction of the control surface (13).
4. An axial piston machine according to any one of claims 1 to 3, characterised in that the loading pistons (25) of the loading cylinders (24) are supported against the housing (2) by means of a sliding ring (28).
5. An axial piston machine according to claim 4, characterised in that the loading pistons (25) are bored axially.
6. An axial piston machine according to any one of claims 1 to 5, characterised in that there is a respective loading cylinder (24) for each piston (8).
7. An axial piston machine according to any one of claims 1 to 6, characterised in that the loading cylinders (24) are offset by an angle (Wi), relative to the pistons (8) and the piston bores (11), in the direction of rotation (35).
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