EP0223243A2 - Axial piston machine with diminished noise level - Google Patents

Axial piston machine with diminished noise level Download PDF

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Publication number
EP0223243A2
EP0223243A2 EP86116022A EP86116022A EP0223243A2 EP 0223243 A2 EP0223243 A2 EP 0223243A2 EP 86116022 A EP86116022 A EP 86116022A EP 86116022 A EP86116022 A EP 86116022A EP 0223243 A2 EP0223243 A2 EP 0223243A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
axial piston
piston machine
cover
bearing body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP86116022A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0223243A3 (en
Inventor
Gerhard Lutz
Ulrich Breining
H. W. Krüger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAG IAS GmbH Eislingen
Original Assignee
Boehringer Werkzeugmaschinen GmbH
Oerlikon Boehringer GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Boehringer Werkzeugmaschinen GmbH, Oerlikon Boehringer GmbH filed Critical Boehringer Werkzeugmaschinen GmbH
Publication of EP0223243A2 publication Critical patent/EP0223243A2/en
Publication of EP0223243A3 publication Critical patent/EP0223243A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/0032—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2014—Details or component parts
    • F04B1/2064—Housings

Definitions

  • the invention relates to an axial piston machine according to the preamble of claim 1.
  • Axial piston machines are generally used to convert pressure energy into rotational energy or vice versa, so they can be used either as a pump or as a hydraulic motor.
  • the principle of axial piston machines is that pistons can move axially back and forth in cylinders, and the size of the space delimited by the piston in the cylinder can be changed as a result.
  • compression occurs in this enclosed space
  • a piston movement is caused by the expansion of a pressure medium entered in this space.
  • the cylinders with the pistons axially displaceable therein are arranged in a circle and parallel to one another in a rotatably mounted piston drum.
  • One end of each of the pistons protrudes into the cylinder space, while the other end is usually spherical and lies in a suitably designed, pan-shaped bearing.
  • pan-shaped bearings are again arranged in an approximately ring shape on a flat disk which rotates synchronously with the piston drum.
  • this disc is not exactly perpendicular to the axis of rotation of the piston drum, but is inclined relative to it, so that we speak of a swash plate.
  • a housing containing the entire axial piston machine which generally consists of the actual, pot-shaped housing and a cover screwed to this housing.
  • the invention is therefore based on the object, the noise development of axial piston machines, in particular of the housing.
  • the housing wall is, apart from the contact pressure of the seal, free of the forces generated hydraulically in the axial piston machine, ie the housing wall is no longer excited to vibrate and therefore no longer emits any noise.
  • a housing wall that is only subjected to pressure offers a great advantage in terms of noise development compared to the housing wall of the prior art that is subjected to tension: namely, if the cover that presses on the housing wall is made very thick and stable, this ensures that the pressure is introduced into the Housing wall happens not only in the area of the tie rods, but along the entire circumference of the housing, and also, if the tie rods are sufficiently pre-tensioned, the housing wall never becomes pressure-free, which together also results in a greatly reduced noise level.
  • the screwing of the cover directly to the bearing body carrying the swash plate a certain distance between the bearing body and the cover must always be fixed by using an appropriately designed tie rod or a spacer sleeve.
  • the surrounding pot-shaped housing is always free of stress from the hydraulic forces occurring in this configuration and therefore does not emit structure-borne noise.
  • the cover is additionally screwed to the housing, but is dimensioned much more tightly than was necessary in an axial piston machine according to the prior art.
  • an anti - rotation device for example dowel pins, is necessary between the bearing body and the housing base, or. advantageous if the bearing body could not rotate in the housing due to its shape.
  • the dowel pins must be displaceable in the longitudinal direction in the bores.
  • the attachment of the tie rods in the housing corners is advantageous in the case of an angular housing cross section, since in this way no enlargement of the housing and thus an increased possibility of sound radiation is necessary.
  • axial piston machine which is located in a cup-shaped housing 2, which is closed with a cover 1.
  • the two parts are screwed together via the tie rods 5 using the nuts 21.
  • the axial piston machine which is driven by the shaft 19 in pump operation, essentially consists of the piston drum 12, which is rotatably arranged coaxially around the shaft 19, which slides on one side on the distributor plate 14 and into which the pistons 13 protrude on the other side.
  • the end of the pistons 13 protruding from the piston drum 12 is spherical and is mounted in the slide shoes 16 provided with a corresponding inner contour.
  • the sliding shoes 16 are slidably supported on the swash plate 17 in order to be able to maintain the elliptical orbit around the shaft 19 due to the inclined position of the swash plate 17 relative to the shaft 19.
  • the swash plate 17 against which the sliding shoes 16 are pressed with the aid of a hold-down device 15 is open a cradle 18 is arranged, which is pivotable with its semi-cylindrical outer contour in a corresponding recess of the bearing body 10.
  • FIG. 2 A top view of a bearing body 10 inserted into the cup-shaped housing 2 with inserted tie rods 5 and the through bore 20 for the shaft 19 is shown in FIG. 2.
  • the cover 1 is used in the embodiment according to the invention shown in FIG. 3 Long tie rods 5 and the associated nuts 21 directly connected to the bottom 3 of the housing 2.
  • the wall 4 of the housing 2 is, with sufficiently high pre-tensioning of the tie rod 5 and massive design of the cover 1, evenly stressed at all points, so that there is never a complete relief and thus only minimal sound generation occurs.
  • the cover 1 and the bottom 3 of the housing 2 there is a spacer sleeve 7 arranged coaxially around the tie rod 5, which then instead of the wall 4 of the housing 2, the pressure load records.
  • the wall 4 of the housing 2 thus only takes over, together with an elastic seal 9 attached between the end 8 of the wall 4 and the cover 1, the function of sealing the housing between the ambient dirt outside and the leakage oil inside the housing.
  • the tie rods 5 and the spacer sleeves 7 must be so solid, ie low-stretch, that not only no lifting, but also no displacement and thus, inter alia, no noise from the cover 1 is possible.
  • a tie rod 5 can also be used, which has shoulders, so that a central region with a larger diameter is created, which then absorbs the pressure load between the cover 1 and the bottom 3 of the housing 2.
  • the seal 9 avoids metallic contact between the cover 1 and the housing 2 and thus excludes a further source of noise.
  • the tie rods 9 are made as rigid as possible in order to keep the change in length as small as possible under the influence of the pulsating hydraulic forces. Such a connection is subjected to torsion only due to the friction occurring between the distributor plate 14 and the piston drum 12, which is also kept low by pads on the pressure side, but not by the drive torque of the axial piston machine.
  • FIG. 5 Another embodiment according to the invention shows the cross-sectional view of FIG. 5.
  • the essentially identical axial piston machine differs from the design shown in FIG. 1 in that the cover 1 is now not with the bottom 3 of the housing 2 but with the bearing body 10 is screwed via tie rods 5 and nuts 21.
  • the bearing body 10 now has no circular, but, according to the inner contour of the housing 2, an angular outer contour, as the plan view shown in FIG. 6 shows on a bearing body 10 inserted into the housing 2 with inserted tie rods 5 and spacer sleeves 7.
  • a rigid screw connection is to be provided between the bearing body 10 and the housing base 3 to absorb the torques.
  • spacer sleeves 7 or tie rods 5 provided with shoulders is advantageous here in order to mechanically fix the position of the cover and to take over the tension between the cover 1 and the bearing body 10.
  • only the low-stretch design of the tie rods is absolutely necessary for the noise behavior, since the function of the axial piston machine is guaranteed even without a mechanical spacer, i.e. spacer sleeve or the like.
  • the tie rods would then be relaxed and would only be tensioned again by the hydraulic forces that occur during operation of the axial piston machine.
  • the attachment of the screw connection in the housing corners is advantageous in order to keep the distance between the tie rods and the pistons, and thus the bending load on the tie rods, as small as possible.
  • FIG. 8 shows such an embodiment of an axial piston machine that is optimal in terms of noise development, in which neither the housing 4 nor the cover 1 are subjected to changes in shape due to the hydraulic forces occurring during the operation of the machines:
  • the bearing body 10 for example via tie rods and spacers, connected to the cover 1.
  • changes in shape of the force-transmitting parts due to the forces occurring during operation of the axial piston machine can only occur on the tie rods 5 or the spacer sleeves 7, that is to say inside the pump housing, and thus change the distance between the bearing body 10 and the cover 1.
  • the housing 4, which is connected at its contact surface to the cover 1 directly, for example via the screw connection 26, is no longer subject to the loads caused by the hydraulic forces and consequently does not experience any noteworthy expansions.
  • a distance 25 is provided between the bearing body 10 and the bottom 3 of the housing, which must be greater than the expected change in length of the tie rods 5 or spacer sleeves 7 during operation of the axial piston machine.
  • a firm screw connection between the bearing body 10 and the housing base 3 is therefore neither sensible nor possible, but the torsional forces between the bearing body 10 and the housing base 3, which arise due to the friction occurring between the sliding shoes 16 and the swash plate 17, must be absorbed by an anti-rotation device and would attempt to take the cradle 18 and thus also the bearing body 10 in the direction of the rotation of the piston drum 12.
  • Such an anti-rotation device can be implemented, for example, by means of the dowel pins 11 shown, which indeed allow a change in the distance between the bearing body 10 and the housing base 3, but no relative rotation of the two parts.
  • the housing can therefore be made relatively light in this embodiment and takes on the task of fastening and sealing the pump Sound insulation, since all cyclic shapes that occur during operation of the pump and thus the noise sources within the pump housing arise and are damped by it.
  • a material with a high damping value is therefore advantageously used for the housing.

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Abstract

Axial piston machines have the disadvantage of a high noise level, caused by the very high accelerations and forces occurring within them, which have to be absorbed for example by the screwed joints of the casing. The present invention reduces the noise generation of axial piston machines which are constructed in a pot-shaped casing with a fixed-on cover and in which the swash plate is fixed on a cradle supported in a bearing with a semicylindrical cavity, the axis of the cylinder of the cavity being perpendicular to the axis of rotation of the cavity. The intended effect occurs because the casing cover, which is of more than average thickness and stability, is not screwed onto the top edge of the casing but either to the bottom of the casing or to the bearing of the swash plate cradle. <IMAGE>

Description

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

Axialkolbenmaschinen dienen ganz allgemein zur Umwandlung von Druckenergie in Rotationsenergie oder umgekehrt, können also wahlweise als Pumpe oder als Hydromotor eingesetzt werden.Axial piston machines are generally used to convert pressure energy into rotational energy or vice versa, so they can be used either as a pump or as a hydraulic motor.

Das Prinzip von Axialkolbenmaschinen besteht darin, daß sich Kolben in Zylindern axial hin- und herbewegen können, und die Größe des durch den Kolben im Zylinder begrenzten Raumes dadurch verändert werden kann. Beim Einsatz als Pumpe erfolgt in diesem eingeschlossenen Raum eine Kompression, beim Einsatz als Motor wird durch die Entspannung eines in diesem Raum eingegebenen Druck­mediums eine Kolbenbewegung verursacht. Die Zylinder mit den darin axial verschiebbaren Kolben befinden sich kreisförmig angeordnet und parallel nebeneinander in einer drehbar gelagerten Kolbentrommel. Von den Kolben ragt jeweils ein Ende in den Zylinderraum hinein, wärend das andere Ende meist kugelförmig ausgebildet ist und in einer entsprechend ausgebildeten, pfannenförmigen Lagerung liegt. Diese pfannenförmigen Lagerungen sind ebenfalls wieder annähernd ringförmig auf einer ebenen Scheibe angeordnet, die sich synchron mit der Kolben­trommel dreht. Allerdings steht diese Scheibe nicht genau senkrecht zur Drehachse der Kolbentrommel,sondern ist gegenüber dieser geneigt, so daß von einer Schrägscheibe gesprochen wird. Dadurch wird bei jeder Umdrehung der Kolbentrommel der Kolben eine halbe Umdrehung lang in den Zylinder hineingeschoben, und die nächste halbe Umdrehung wieder herausgezogen, und zwar um so mehr, je schräger die Schrägscheibe gegenüber der Drehachse der Kolbentrommel eingestellt ist. Zur Einstellung und Lagerung dieser Schrägscheibe sind mehrere Lösungen bekannt. Beispielsweise sind aus der DE-OS 32 38 362 und aus der DE-OS 34 02 634 Lösungen bekannt, bei denen sich die Schrägscheibe auf einer Wiege dreht, die eine halbzylindrische Gestalt aufweist und mit ihrer gebogenen Außenfläche in einem Lagerkörper liegt, der eine entsprechende halbzylindrische Aussparung aufweist.The principle of axial piston machines is that pistons can move axially back and forth in cylinders, and the size of the space delimited by the piston in the cylinder can be changed as a result. When used as a pump, compression occurs in this enclosed space, when used as a motor, a piston movement is caused by the expansion of a pressure medium entered in this space. The cylinders with the pistons axially displaceable therein are arranged in a circle and parallel to one another in a rotatably mounted piston drum. One end of each of the pistons protrudes into the cylinder space, while the other end is usually spherical and lies in a suitably designed, pan-shaped bearing. These pan-shaped bearings are again arranged in an approximately ring shape on a flat disk which rotates synchronously with the piston drum. However, this disc is not exactly perpendicular to the axis of rotation of the piston drum, but is inclined relative to it, so that we speak of a swash plate. As a result, with each revolution of the piston drum, the piston is pushed into the cylinder for half a revolution, and the next half revolution is pulled out again, and the more, the more obliquely the swash plate is set relative to the axis of rotation of the piston drum. Several solutions are known for setting and storing this swash plate. For example are known from DE-OS 32 38 362 and from DE-OS 34 02 634 solutions in which the swash plate rotates on a cradle which has a semi-cylindrical shape and is located with its curved outer surface in a bearing body which has a corresponding semi-cylindrical Has recess.

Um die zwischen Kolben und Zylinder wirkenden hydraulischen Kräfte aufzunehmen, müssen die bereits beschriebenen Teile gegeneinander abgestützt werden, was üblicherweise durch ein die ganze Axialkolbenmaschine enthaltendes Gehäuse geschieht, das im allgemeinen aus dem eigentlichen, topfförmigen Gehäuse sowie einem mit diesem Gehäuse verschraubten Deckel besteht.In order to absorb the hydraulic forces acting between the piston and the cylinder, the parts already described must be supported against one another, which is usually done by a housing containing the entire axial piston machine, which generally consists of the actual, pot-shaped housing and a cover screwed to this housing.

Beim Betrieb der Axialkolbenmaschine wurden diese Schrauben auf Zug beansprucht und die dadurch auf die Gehäusewandung übertragenen Spannungen waren entsprechend der Anordnung der Schrauben ungleichmäßig, da im Bereich der Gewinde selbstverständlich die höchsten Spannungen auftraten.During the operation of the axial piston machine, these screws were subjected to tensile stress and the stresses thus transferred to the housing wall were uneven according to the arrangement of the screws, since the highest stresses naturally occurred in the area of the threads.

Eine solche Anordnung ist hinsichtlich der Geräuschentwicklung des Gehäuses und damit der Axialkolbenmaschine äußerst ungünstig, da die kraftführenden Teile durch die hydraulisch erzeugten, pulsierenden Kräfte zu Schwingun­gen angeregt werden, also unerwünschte Geräusche entwickeln.Such an arrangement is extremely unfavorable with regard to the noise development of the housing and thus of the axial piston machine, since the force-carrying parts are excited to vibrate by the hydraulically generated, pulsating forces, that is to say develop undesirable noises.

Darüberhinaus ist auch nicht unbedingt gewährleistet, daß die Krafteinleitung in die Verschraubung momentenfrei geschieht, so daß also noch zusätzlich Biegespannungen und dadurch weitere Geräusche auftreten können.In addition, it is not necessarily guaranteed that the force is introduced into the screw connection without torque, so that additional bending stresses and thus further noise can occur.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Geräuschentwicklung von Axialkolbenmaschinen, insbesondere des Gehäuses, zu reduzieren.The invention is therefore based on the object, the noise development of axial piston machines, in particular of the housing.

Ausgehend von einer aus der DE-OS 32 38 362 bekannten Axialkolbenmaschine wird diese Aufgabe durch die kennzeich­nenden Merkmale der Ansprüche 1 oder 6 gelöst. In beiden Fällen muß dabei natürlich die Dichtigkeit des Gehäuses auf­rechterhalten werden. Im Falle einer Verschraubung zwischen Deckel und Gehäuseboden ist dies dadurch gewährleistet, daß entweder, bei Verwendung eines Zugankers ohne Absätze und ohne Verwendung einer Distanzhülse die Gehäusewand auf Druck beansprucht wird, und damit fest am Deckel anliegt oder, bei Verwendung eines abgesetzten Zugankers bzw. einer Distanzhülse, durch die Verwendung einer elastischen Dichtung zwischen Gehäusewandung und Deckel. Die Gehäuse­wandung ist in diesem zweiten Fall, abgesehen von dem Anpreß­druck der Dichtung, frei von den in der Axialkolbenmaschine hydraulisch erzeugten Kräften, d.h. die Gehäusewandung wird nicht mehr zum Schwingen angeregt und gibt damit keine Geräusche mehr ab. Auch eine ausschließlich auf Druck beanspruchte Gehäusewandung bietet gegenüber der auf Zug beanspruchten Gehäusewandung des Standes der Technik hinsichtlich der Geräuschentwicklung einen großen Vorteil: Bildet man nämlich den auf die Gehäusewandung drückenden Deckel sehr dick und stabil aus, so ist dadurch gewährleistet, daß die Druckeinleitung in die Gehäuse­wandung nicht nur im Bereich der Zuganker, sondern entlang des ganzen Umfangs des Gehäuses geschieht, und außerdem bei ausreichend großer Vorspannung der Zuganker die Gehäusewand niemals druckfrei wird, was zusammen ebenfalls eine stark verringerte Geräuschentwicklung ergibt.Starting from an axial piston machine known from DE-OS 32 38 362, this object is achieved by the characterizing features of claims 1 or 6. In both cases, of course, the tightness of the housing must be maintained. In the case of a screw connection between the cover and the housing base, this is ensured in that either when using a tie rod without shoulders and without using a spacer sleeve, the housing wall is subjected to pressure and is thus firmly attached to the cover, or when using a stepped tie rod or one Spacer sleeve, through the use of an elastic seal between the housing wall and cover. In this second case, the housing wall is, apart from the contact pressure of the seal, free of the forces generated hydraulically in the axial piston machine, ie the housing wall is no longer excited to vibrate and therefore no longer emits any noise. Even a housing wall that is only subjected to pressure offers a great advantage in terms of noise development compared to the housing wall of the prior art that is subjected to tension: namely, if the cover that presses on the housing wall is made very thick and stable, this ensures that the pressure is introduced into the Housing wall happens not only in the area of the tie rods, but along the entire circumference of the housing, and also, if the tie rods are sufficiently pre-tensioned, the housing wall never becomes pressure-free, which together also results in a greatly reduced noise level.

Bei der anderen Variante, der Verschraubung des Deckels direkt mit dem die Schrägscheibe tragenden Lagerkörper, muß durch Verwendung eines entsprechend gestalteten Zugankers oder einer Distanzhülse immer ein bestimmter Abstand zwischen Lagerkörper und Deckel fixiert werden. Das umgebende topfförmige Gehäuse ist bei dieser Ausgestaltung immer frei von Belastung durch die auftretenden hydraulischen Kräfte und strahlt damit keinen Körperschall ab. Zur Aufrechterhaltung der Dichtig­keit des Gehäuses und auch um ein Verdrehen zwischen Deckel und Gehäuse relativ zueinander zu verhindern, wird der Deckel zusätzlich mit dem Gehäuse verschraubt, allerdings wesentlich schächer dimensioniert als dies bei einer Axialkolbenmaschine gemäß dem Stand der Technik notwen­dig war. Um auch eine Drehmitnahme des Lagerkörpers durch die umlaufende Kolbentrommel zu verhindern, ist eine Verdrehsicherung, beispielsweise Paßstifte, zwischen dem Lagerkörper und dem Gehäuseboden notwendig,bzw. vorteil­haft, falls sich der Lagerkörper aufgrund seiner Form­gebung nicht im Gehäuse drehen könnte. Um einen Distanzausgleich zwischen Lagerkörper und Gehäuseboden zu ermöglichen, müssen die Paßstifte in den Bohrungen in Längsrichtung verschiebbar sein.In the other variant, the screwing of the cover directly to the bearing body carrying the swash plate, a certain distance between the bearing body and the cover must always be fixed by using an appropriately designed tie rod or a spacer sleeve. The surrounding pot-shaped housing is always free of stress from the hydraulic forces occurring in this configuration and therefore does not emit structure-borne noise. In order to maintain the tightness of the housing and also to prevent twisting between the cover and the housing relative to one another, the cover is additionally screwed to the housing, but is dimensioned much more tightly than was necessary in an axial piston machine according to the prior art. In order to prevent the bearing body from being rotated by the rotating piston drum, an anti - rotation device, for example dowel pins, is necessary between the bearing body and the housing base, or. advantageous if the bearing body could not rotate in the housing due to its shape. To enable a distance compensation between the bearing body and the housing base, the dowel pins must be displaceable in the longitudinal direction in the bores.

Bei beiden Varianten ist bei einem eckigen Gehäusequer­schnitt das Anbringen der Zuganker in den Gehäuseecken vorteilhaft, da auf diese Weise keine Vergrößerung des Gehäuses und damit eine erhöhte Möglichkeit der Schall­abstrahlung notwendig ist.In both variants, the attachment of the tie rods in the housing corners is advantageous in the case of an angular housing cross section, since in this way no enlargement of the housing and thus an increased possibility of sound radiation is necessary.

Beispielhafte Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt:

  • Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Axialkolben­maschine gemäß der Erfindung,
  • Fig. 2 eine Aufsicht auf das Gehäuse mit eingesetztem Zuganker,
  • Fig. 3 einen Teilschnitt durch das Gehäuse entlang der Linie A - A bei eingesetztem Zuganker, wobei ein Zuganker ohne Absätze und ohne Distanzhülse verwendet wurde,
  • Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig. 3, jedoch unter Verwendung einer zusätzlichen Distanzhülse,
  • Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Axialkolben­maschine gemäß der Erfindung, bei der der Deckel gegen den Lagerkörper verschraubt ist,
  • Fig. 6 eine Aufsicht auf den in das Gehäuse einge­setzten Lagerkörper,
  • Fig. 7 einen Teilschnitt durch die Axialkolbenmaschine gemäß der Fig. 5 entlang der Linie B - B, und
  • Fig. 8 einen Querschnitt durch eine Axialkolbenmaschine der Fig. 5, bei der zusätzlich zwischen Lager­körper und Gehäuseboden eine Verdrehsicherung angebracht ist.
Exemplary embodiments according to the invention are shown in the drawings and are explained in more detail below. It shows:
  • 1 shows a cross section through an axial piston machine according to the invention,
  • 2 is a plan view of the housing with the tie rod inserted,
  • 3 shows a partial section through the housing along the line A - A when the tie rod is inserted, a tie rod without shoulders and without a spacer sleeve being used,
  • 4 shows a representation similar to FIG. 3, but using an additional spacer sleeve,
  • 5 shows a cross section through an axial piston machine according to the invention, in which the cover is screwed against the bearing body,
  • 6 is a plan view of the bearing body inserted into the housing,
  • 7 shows a partial section through the axial piston machine according to FIG. 5 along the line BB and
  • 8 shows a cross section through an axial piston machine of FIG. 5, in which an anti-rotation device is additionally attached between the bearing body and the housing base.

In Fig. 1 ist eine Axialkolbenmaschine dargestellt, die sich in einem topfförmigen Gehäuse 2 befindet, das mit einem Deckel 1 verschlossen ist. Die beiden Teile sind über die Zuganker 5 mit Hilfe der Muttern 21 miteinander verschraubt. Die, im Pumpenbetrieb, über die Welle 19 angetriebene Axialkolbenmaschine besteht im wesentlichen aus der koaxial um die Welle 19 drehbar angeordneten Kolben­trommel 12, die auf der einen Seite auf der Verteilerplatte 14 gleitet und in die auf der anderen Seite die Kolben 13 hineinragen. Das aus der Kolbentrommel 12 herausragende Ende der Kolben 13 ist kugelförmig ausgebildet und in den mit einer entsprechenden Innenkontur versehenen Gleit­schuhen 16 gelagert. Die Gleitschuhe 16 stützen sich auf der Schrägscheibe 17 gleitend ab, um die durch die Schrägstellung der Schrägscheibe 17 zur Welle 19 bedingte ellipsen­förmige Umlaufbahn um die Welle 19 einhalten zu können. Um das Maß der bei jeder Umdrehung der Welle 19 erfolgenden Längsverschiebung der Kolben 13 in der Kolbentrommel 12 und damit, beim Pumpenbetrieb, das Hubvolumen einstellen zu können, ist die Schrägscheibe 17, gegen die die Gleitschuhe 16 mit Hilfe eines Niederhalters 15 gepreßt werden, auf einer Wiege 18 angeordnet, die mit ihrer halbzylindrischen Außenkontur in einer entsprechenden Ausnehmung des Lagerkörpers 10 verschwenkbar ist. Eine Aufsicht auf einen in das topf­förmige Gehäuse 2 eingesetzten Lagerkörper 10 mit einge­setzten Zugankern 5 und der Durchgangsbohrung 20 für die Welle 19 ist in Fig. 2 dargestellt.In Fig. 1, an axial piston machine is shown, which is located in a cup-shaped housing 2, which is closed with a cover 1. The two parts are screwed together via the tie rods 5 using the nuts 21. The axial piston machine, which is driven by the shaft 19 in pump operation, essentially consists of the piston drum 12, which is rotatably arranged coaxially around the shaft 19, which slides on one side on the distributor plate 14 and into which the pistons 13 protrude on the other side. The end of the pistons 13 protruding from the piston drum 12 is spherical and is mounted in the slide shoes 16 provided with a corresponding inner contour. The sliding shoes 16 are slidably supported on the swash plate 17 in order to be able to maintain the elliptical orbit around the shaft 19 due to the inclined position of the swash plate 17 relative to the shaft 19. In order to be able to adjust the amount of the longitudinal displacement of the pistons 13 in the piston drum 12 with each revolution of the shaft 19 and thus to be able to adjust the stroke volume during pump operation, the swash plate 17 against which the sliding shoes 16 are pressed with the aid of a hold-down device 15 is open a cradle 18 is arranged, which is pivotable with its semi-cylindrical outer contour in a corresponding recess of the bearing body 10. A top view of a bearing body 10 inserted into the cup-shaped housing 2 with inserted tie rods 5 and the through bore 20 for the shaft 19 is shown in FIG. 2.

Bisher war es üblich, den Deckel 1 über eine Reihe von Schrauben mit dem Ende 8 des Gehäuses 2 zu verbinden. Diese Schrauben wurden durch die innerhalb der Kolben­trommel 12 wirkenden hydraulischen Kräfte dynamisch auf Zug und Biegung beansprucht, was zusammen mit der relativ dünnen Wandung 4 des Gehäuses 2 eine starke Schwingungserregung und damit Geräuschabstrahlung mit sich brachte.It was previously common to connect the cover 1 to the end 8 of the housing 2 using a series of screws. These screws were dynamically subjected to tension and bending by the hydraulic forces acting within the piston drum 12, which together with the relatively thin wall 4 of the housing 2 brought about a strong vibration excitation and thus noise emission.

Um eine Geräuschreduzierung zu erreichen, und zwar ohne, etwa durch dickere Ausbildung der Wandung 4 und der Verschraubung, eine Zunahme des Gewichts oder der Abmessungen der Axialkolbenmaschine in Kauf zu nehmen, wird bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform gemäß der Erfindung der Deckel 1 über lange Zuganker 5 und die dazugehörigen Muttern 21 direkt mit dem Boden 3 des Gehäuses 2 verbunden. Die Wandung 4 des Gehäuses 2 wird dabei, bei genügend hoher Vorspannung der Zuganker 5 und massiver Ausbildung des Deckels 1, an allen Stellen gleichmäßig auf Druck beansprucht, so daß niemals eine völlige Entlastung eintritt und damit auch nur eine minimale Schallerzeugung auftritt.In order to achieve noise reduction, without accepting an increase in the weight or the dimensions of the axial piston machine, for example by making the wall 4 and the screwing thicker, the cover 1 is used in the embodiment according to the invention shown in FIG. 3 Long tie rods 5 and the associated nuts 21 directly connected to the bottom 3 of the housing 2. The wall 4 of the housing 2 is, with sufficiently high pre-tensioning of the tie rod 5 and massive design of the cover 1, evenly stressed at all points, so that there is never a complete relief and thus only minimal sound generation occurs.

Bei einem eckigen Querschnitt des Gehäuses 2, wie im vorliegenden Fall, empfiehlt es sich, den Lagerkörper 10 mit einem runden Querschnitt auszubilden, um die dadurch verbleibenden Freiräume in den Ecken des Gehäuses 2 für die Aufnahme der Zuganker 5 zur Verfügung zu haben. Auf diese Art und Weise wird auch der Abstand zwischen den Zugankern und dem Entstehungsort der hydraulischen Kräfte, den Kammern in der Kolbentrommel 12, möglichst gering gehalten, so daß der zur Verfügung stehende Hebelarm und damit die Biegebelastung für den Deckel und sein Gegenstück minimiert werden. Gemäß einer anderen, in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung, ist es auch möglich, die Wandung 4 des Gehäuses 2 völlig zu entlasten. Zu diesem Zweck befindet sich zwischen dem Deckel 1 und dem Boden 3 des Gehäuses 2 eine koaxial um den Zuganker 5 angeordnete Distanzhülse 7, die dann anstelle der Wandung 4 des Gehäuses 2 die Druckbelastung aufnimmt. Die Wandung 4 des Gehäuses 2 übernimmt damit nur noch, zusammen mit einer zwischen dem Ende 8 der Wan­dung 4 und dem Deckel 1 angebrachten, elastischen Dich­tung 9 die Funktion der Abdichtung des Gehäuses zwischen dem Umgebungsschmutz außerhalb und dem Lecköl innerhalb des Gehäuses. Dabei müssen natürlich die Zuganker 5 bzw. die Distanzhülsen 7 so massiv, d.h. dehnungsarm, ausgebil­det sein, daß nicht nur kein Abheben, sondern auch keine Verschiebung und damit u.a. keine Geräuschentwicklung des Deckels 1 möglich ist.In the case of an angular cross-section of the housing 2, as in the present case, it is advisable to design the bearing body 10 with a round cross-section in order to have the free spaces left in the corners of the housing 2 for receiving the tie rods 5. In this way, the distance between the tie rods and the point of origin of the hydraulic forces, the chambers in the piston drum 12, is kept as small as possible, so that the lever arm available and thus the bending stress for the cover and its counterpart are minimized. According to another embodiment of the invention shown in FIG. 4, it is also possible to completely relieve the wall 4 of the housing 2. For this purpose, between the cover 1 and the bottom 3 of the housing 2 there is a spacer sleeve 7 arranged coaxially around the tie rod 5, which then instead of the wall 4 of the housing 2, the pressure load records. The wall 4 of the housing 2 thus only takes over, together with an elastic seal 9 attached between the end 8 of the wall 4 and the cover 1, the function of sealing the housing between the ambient dirt outside and the leakage oil inside the housing. Of course, the tie rods 5 and the spacer sleeves 7 must be so solid, ie low-stretch, that not only no lifting, but also no displacement and thus, inter alia, no noise from the cover 1 is possible.

Anstelle der Distanzhülse 7 kann auch ein Zuganker 5 verwendet werden, der Absätze aufweist, so daß ein mittlerer Bereich mit größerem Durchmesser entsteht, der dann die Druckbelastung zwischen dem Deckel 1 und dem Boden 3 des Gehäuses 2 aufnimmt. Die Dichtung 9 vermeidet, über die Aufrechterhaltung der Dichtigkeit des Gehäuses hinaus, eine metallische Berührung zwischen Deckel 1 und Gehäuse 2 und schließt damit eine weitere Geräuschquelle aus. Die Zuganker 9 werden möglichst steif ausgebildet, um die Längenänderung unter dem Einfluß der pulsierenden hydraulischen Kräfte möglichst gering zu halten. Eine Beanspruchung einer solchen Verbindung auf Torsion erfolgt ausschließlich durch die zwischen der Verteilerplatte 14 und der Kolbentrommel 12 auftretende Reibung, die darüberhinaus noch durch druckseitig beaufschlagte Polster gering gehalten wird, nicht jedoch durch das Antriebsmoment der Axialkolbenmaschine.Instead of the spacer sleeve 7, a tie rod 5 can also be used, which has shoulders, so that a central region with a larger diameter is created, which then absorbs the pressure load between the cover 1 and the bottom 3 of the housing 2. In addition to maintaining the tightness of the housing, the seal 9 avoids metallic contact between the cover 1 and the housing 2 and thus excludes a further source of noise. The tie rods 9 are made as rigid as possible in order to keep the change in length as small as possible under the influence of the pulsating hydraulic forces. Such a connection is subjected to torsion only due to the friction occurring between the distributor plate 14 and the piston drum 12, which is also kept low by pads on the pressure side, but not by the drive torque of the axial piston machine.

Eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt die Querschnittsdarstellung der Fig. 5. Die im wesentlichen gleich aufgebaute Axialkolbenmaschine unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Bauform dadurch, daß nun der Deckel 1 nicht mit im Boden 3 des Gehäuses 2, sondern mit dem Lagerkörper 10 über Zuganker 5 und Muttern 21 verschraubt ist.Another embodiment according to the invention shows the cross-sectional view of FIG. 5. The essentially identical axial piston machine differs from the design shown in FIG. 1 in that the cover 1 is now not with the bottom 3 of the housing 2 but with the bearing body 10 is screwed via tie rods 5 and nuts 21.

Zu diesem Zweck hat der Lagerkörper 10 nunmehr keine kreisförmige, sondern, entsprechend der Innenkontur des Gehäuses 2, eine eckige Außenkontur, wie die in Fig. 6 dargestellte Aufsicht auf einen in das Gehäuse 2 eingelegten Lagerkörper 10 mit eingesetzten Zugankern 5 und Distanzhülsen 7 zeigt. Vorteilhafterweise ist dabei zwischen dem Lagerkörper 10 und dem Gehäuseboden 3 eine in Fig. 5 nicht dargestellte, starre Verschraubung zur Aufnahme der Drehmomente vorzusehen.For this purpose, the bearing body 10 now has no circular, but, according to the inner contour of the housing 2, an angular outer contour, as the plan view shown in FIG. 6 shows on a bearing body 10 inserted into the housing 2 with inserted tie rods 5 and spacer sleeves 7. Advantageously, a rigid screw connection, not shown in FIG. 5, is to be provided between the bearing body 10 and the housing base 3 to absorb the torques.

Die Verwendung von Distanzhülsen 7 bzw. mit Absätzen versehenen Zugankern 5 ist hier vorteilhaft, um die Lage des Deckels mechanisch zu fixieren und die Spannung zwischen dem Deckel 1 und dem Lagerkörper 10 zu übernehmen. Für das Geräuschverhalten unbedingt notwendig ist jedoch nur die dehnungsarme Ausführung der Zuganker, da die Funktion der Axialkolbenmaschine auch ohne mechanischen Abstandshalter, also Distanzhülse o.ä., gewährleistet ist. Bei einer drucklosen Axialkolbenmaschine wären dann die Zuganker entspannt und würden erst wieder durch die im Betrieb der Axialkolbenmaschine auftretenden hydraulischen Kräfte gespannt werden.The use of spacer sleeves 7 or tie rods 5 provided with shoulders is advantageous here in order to mechanically fix the position of the cover and to take over the tension between the cover 1 and the bearing body 10. However, only the low-stretch design of the tie rods is absolutely necessary for the noise behavior, since the function of the axial piston machine is guaranteed even without a mechanical spacer, i.e. spacer sleeve or the like. In an unpressurized axial piston machine, the tie rods would then be relaxed and would only be tensioned again by the hydraulic forces that occur during operation of the axial piston machine.

Auch bei dieser Ausführungsform ist das Anbringen der Verschraubung in den Gehäuseecken vorteilhaft, um den Abstand zwischen den Zugankern und den Kolben, und damit die Biegebelastung der Zuganker, möglichst gering zu halten.In this embodiment, too, the attachment of the screw connection in the housing corners is advantageous in order to keep the distance between the tie rods and the pistons, and thus the bending load on the tie rods, as small as possible.

Eine solche, im Hinblick auf die Geräuschentwicklung optimale Ausführung einer Axialkolbenmaschine, bei der weder das Gehäuse 4 noch der Deckel 1 Formänderungen durch die beim Betrieb der Maschinen auftretenden hydraulischen Kräfte unterworfen werden, zeigt die Fig. 8: Wie schon in Zusammenhang mit Fig. 7 erläutert, ist auch hier der Lagerkörper 10, beispielsweise über Zuganker und Distanzhülsen, mit dem Deckel 1 verbunden. Damit können Formänderungen an den kraftübertragenden Teilen aufgrund der beim Betrieb der Axialkolbenmaschine auftretenden Kräfte nur an den Zugankern 5 bzw. den Distanzhülsen 7, also im Inneren des Pumpengehäuses, auftreten und damit den Abstand des Lagerkörpers 10 zum Deckel 1 verändern. Das Gehäuse 4, das an seiner Berührungsfläche mit dem Deckel 1 direkt z.B. über die Verschraubung 26, verbunden ist, unterliegt nicht mehr den Belastungen durch die hydraulischen Kräfte und erfährt infolgedessen keine nennenswerten Dehnungen.FIG. 8 shows such an embodiment of an axial piston machine that is optimal in terms of noise development, in which neither the housing 4 nor the cover 1 are subjected to changes in shape due to the hydraulic forces occurring during the operation of the machines: As already in connection with FIG. 7 is explained, too here the bearing body 10, for example via tie rods and spacers, connected to the cover 1. Thus, changes in shape of the force-transmitting parts due to the forces occurring during operation of the axial piston machine can only occur on the tie rods 5 or the spacer sleeves 7, that is to say inside the pump housing, and thus change the distance between the bearing body 10 and the cover 1. The housing 4, which is connected at its contact surface to the cover 1 directly, for example via the screw connection 26, is no longer subject to the loads caused by the hydraulic forces and consequently does not experience any noteworthy expansions.

Aus diesem Grund ist ein Abstand 25 zwischen dem Lagerkörper 10 und dem Boden 3 des Gehäuses vorgesehen, der größer sein muß als die zu erwartende Längenänderung der Zug­anker 5 bzw. Distanzhülsen 7 im Betrieb der Axialkolben­maschine. Eine feste Verschraubung zwischen dem Lagerkörper 10 und dem Gehäuseboden 3 ist damit weder sinnvoll noch möglich, jedoch müssen durch eine Verdrehsicherung die Torsionskräfte zwischen dem Lagerkörper 10 und dem Gehäuseboden 3 aufgenommen werden, die durch die auftretende Reibung zwischen den Gleitschuhen 16 und der Schrägscheibe 17 entstehen und eine Mitnahme der Wiege 18 und damit auch des Lagerkörpers 10 in Richtung der Drehung der Kolbentrommel 12 versuchen würden. Eine solche Verdrehsicherung, kann beispielsweise durch die dargestellten Paßstifte 11 verwirklicht werden, die zwar eine Abstandsänderung zwischen dem Lagerkörper 10 und dem Gehäuseboden 3 zulassen, jedoch keine Relativdrehung der beiden Teile.For this reason, a distance 25 is provided between the bearing body 10 and the bottom 3 of the housing, which must be greater than the expected change in length of the tie rods 5 or spacer sleeves 7 during operation of the axial piston machine. A firm screw connection between the bearing body 10 and the housing base 3 is therefore neither sensible nor possible, but the torsional forces between the bearing body 10 and the housing base 3, which arise due to the friction occurring between the sliding shoes 16 and the swash plate 17, must be absorbed by an anti-rotation device and would attempt to take the cradle 18 and thus also the bearing body 10 in the direction of the rotation of the piston drum 12. Such an anti-rotation device can be implemented, for example, by means of the dowel pins 11 shown, which indeed allow a change in the distance between the bearing body 10 and the housing base 3, but no relative rotation of the two parts.

Das Gehäuse kann deshalb bei dieser Ausführungsform relativ leicht ausgeführt werden und übernimmt neben der Aufgabe der Befestigung und Abdichtung der Pumpe die Aufgabe der Schallisolation, da ja alle beim Betrieb der Pumpe auftretenden zyklischen Formungen und damit die Geräuschquellen innerhalb des Pumpengehäuses entstehen und von diesem gedämpft werden. Es wird deshalb vorteilhafter­weise für das Gehäuse ein Material mit hohem Dämpfungs­wert verwendet.The housing can therefore be made relatively light in this embodiment and takes on the task of fastening and sealing the pump Sound insulation, since all cyclic shapes that occur during operation of the pump and thus the noise sources within the pump housing arise and are damped by it. A material with a high damping value is therefore advantageously used for the housing.

Claims (8)

1. Axialkolbenmaschine mit einem topfförmigen Gehäuse und darauf aufgesetztem Deckel, bei der die Schrägscheibe auf einer Wiege befestigt ist, die in einem Lagerkörper mit halbzylindrischer Aussparung gelagert ist, wobei die Zylinderachse der halbzylindrischen Aussparung senkrecht zur Drehachse der Axialkolbenmaschine verläuft,
dadurch gekennzeichnet, daß
- der Deckel (1) gegen den Boden (3) des topfförmigen Gehäuses (2) verschraubt wird
- der Deckel (1) überdurchschnittlich dick und stabil ausgebildet ist.1. axial piston machine with a pot-shaped housing and a cover placed thereon, in which the swash plate is fastened to a cradle, which is mounted in a bearing body with a semi-cylindrical recess, the cylinder axis of the semi-cylindrical recess being perpendicular to the axis of rotation of the axial piston machine,
characterized in that
- The lid (1) against the bottom (3) of the pot-shaped housing (2) is screwed
- The lid (1) is above average thick and stable. 2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der zur Verschraubung verwendete Zuganker (5) seine Zugbelastung gegen die dadurch auf Druck belastete Wandung (4) des Gehäuses (2) abstützt.2. axial piston machine according to claim 1,
characterized in that
the tie rod (5) used for screwing supports its tensile load against the wall (4) of the housing (2) which is thereby subjected to pressure. 3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der zur Verschraubung verwendete Zuganker (5) durch Absätze (6) einen mittleren Bereich von größerem Durch­ messer aufweist, dessen Länge den Abstand zwischen dem Deckel (1) und dem Boden (3) des Gehäuses (2) festlegt.3. axial piston machine according to claim 1,
characterized in that
the tie rod (5) used for screwing through shoulders (6) has a central area of greater diameter Knife, the length of which defines the distance between the cover (1) and the bottom (3) of the housing (2). 4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der zur Verschraubung verwendete Zuganker (5) von einer koaxial angeordneten Distanzhülse (7) umgeben ist, deren Länge den Abstand zwischen dem Deckel (1) und dem Boden (3) des Gehäuses (2) festlegt und durch die Verschraubung auf Druck belastet wird.4. axial piston machine according to claim 1,
characterized in that
the tie rod (5) used for screwing is surrounded by a coaxially arranged spacer sleeve (7), the length of which defines the distance between the cover (1) and the bottom (3) of the housing (2) and is subjected to pressure by the screw connection. 5. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich zwischen dem dem Deckel zugewandten Ende (8) der Wandung (4) und dem Deckel (1) eine elastische Dichtung (9) befindet, die einen Distanzausgleich zwischen dem Deckel (1) und dem Gehäuse (2) zuläßt.5. axial piston machine according to one of claims 1, 3 or 4,
characterized in that
there is an elastic seal (9) between the end (8) of the wall (4) facing the cover and the cover (1), which permits a distance compensation between the cover (1) and the housing (2). 6. Axialkolbenmaschine mit einem topfförmigen Gehäuse und darauf aufgesetztem Deckel, bei der die Schrägscheibe auf einer Wiege befestigt ist, die in einem Lagerkörper mit halbzylindrischer Aussparung gelagert ist, wobei die Zylinderachse der halbzylindrischen Aussparung senkrecht zur Drehachse der Axialkolbenmaschine verläuft,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Deckel (1) gegen den Lagerkörper (10) verschraubt wird.6. Axial piston machine with a pot-shaped housing and a cover placed thereon, in which the swash plate is attached to a cradle, which is mounted in a bearing body with a semi-cylindrical recess, the cylinder axis of the semi-cylindrical recess being perpendicular to the axis of rotation of the axial piston machine,
characterized in that
the cover (1) is screwed against the bearing body (10). 7. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Verdrehsicherung, insbes. axial bewegliche Paßstifte (11), zwischen dem Lagerkörper (10) und dem Boden (3) des Gehäuses (2) angeordnet ist.7. axial piston machine according to claim 6,
characterized in that
an anti-rotation device, in particular axially movable dowel pins (11), is arranged between the bearing body (10) and the bottom (3) of the housing (2). 8. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei eckigem Querschnitt, senkrecht zur Drehachse der Axialkolbenmaschine, des Gehäuses (2) die Verschraubung mit dem Deckel (1) jeweils in den Gehäuseecken erfolgt.8. axial piston machine according to claim 1 or 6,
characterized in that
in the case of an angular cross section, perpendicular to the axis of rotation of the axial piston machine, of the housing (2), the screw connection with the cover (1) takes place in the housing corners.
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Inventor name: KRUEGER, H. W.

Inventor name: BREINING, ULRICH