EP0252105A1 - Axial piston machine. - Google Patents

Axial piston machine.

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EP0252105A1
EP0252105A1 EP87900123A EP87900123A EP0252105A1 EP 0252105 A1 EP0252105 A1 EP 0252105A1 EP 87900123 A EP87900123 A EP 87900123A EP 87900123 A EP87900123 A EP 87900123A EP 0252105 A1 EP0252105 A1 EP 0252105A1
Authority
EP
European Patent Office
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piston
axial
region
area
machines
Prior art date
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Application number
EP87900123A
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP0252105B1 (en
Inventor
Gerhard Lutz
Ulrich Breining
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Hydrokraft GmbH
Original Assignee
Oerlikon Boehringer GmbH
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Publication date
Application filed by Oerlikon Boehringer GmbH filed Critical Oerlikon Boehringer GmbH
Publication of EP0252105A1 publication Critical patent/EP0252105A1/en
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Publication of EP0252105B1 publication Critical patent/EP0252105B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/122Details or component parts, e.g. valves, sealings or lubrication means
    • F04B1/124Pistons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/0082Details
    • F01B3/0085Pistons

Definitions

  • the invention relates to a piston according to the preamble of claim 1.
  • pistons are to be used in axial piston machines which, in general, serve to convert pressure energy into rotational energy or vice versa, that is to say can be used either as pumps or hydraulic motors.
  • the principle of an axial piston machine is that the pistons can move axially back and forth in cylinders, and the size of the displacement space delimited by the piston in the cylinder can be changed as a result.
  • the hydraulic medium is conveyed by changing this volume; when used as a motor, this volume is changed cyclically by the inflow of hydraulic medium and, as a result, causes the engine to rotate.
  • 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.
  • the pistons are supported by a pan-shaped bearing on a level slide, which is part of the cradle. This disc can be inclined relative to the axis of rotation of the piston drum, so that from a
  • the swash plate circulate, but also be radially displaceable.
  • a hold-down device is provided, from which the following forces have to be overcome:
  • pistons for axial piston machines are known in which the piston crown is drilled out as shown above, but then, in order to avoid the dead volume, was closed and sealed again by a cover Reducing the
  • Friction required through hole from the piston crown to the opposite end of the piston or the relief pressure fields are attached.
  • Another known solution in which the pistons were drilled centrally but in a ring, so that material for introducing said through-bore was present in the axis of symmetry of the piston
  • the object of the invention is therefore to create pistons with a through bore from the piston crown to the opposite piston end and with the smallest possible dead volume, which have the lowest possible mass and are easy to manufacture.
  • Such a weakened, central region of a piston can, if simple manufacture is in the foreground, be formed with a constant cross-section, especially if the bending forces acting on it are not very different over the axial length of the central region, in which case, of course, the Cross-section must be dimensioned according to the greatest bending load occurring.
  • the mass reduction is to be further optimized while accepting a somewhat more complex manufacture of the piston
  • the piston cross section in the axial course of the central region is changed in accordance with the bending loads occurring at every point, so that there is a constant deflection over the piston course.
  • a further reduction in the mass of the piston is made possible by turning the two edge regions, in which the piston rests against the cylinder wall, from the central region, which has the advantage that the remaining lateral surfaces on the cylinder wall, which have a load-bearing capacity Lubricating film and a sufficient sealing length must not be reduced.
  • FIG. 1 shows a cross section through an axial piston machine with pistons according to the invention
  • Fig. 3 is a partially cut piston with different cross-section in the central area
  • FIG. 4 shows a piston similar to FIG. 3 with the end regions turned behind.
  • Fig. 5 shows a partially cut piston with concentrically arranged longitudinal bores in plan and elevation.
  • axial piston machine which is located in a cup-shaped housing 2, which is closed with a cover 1.
  • The. both parts are screwed together via the tie rod 5 with the aid of the nuts 21.
  • Slides in the pump operation, via the shaft • 19 driven axial piston machine essentially consists of coaxially about the shaft 19 rotatably disposed piston drum 12 on the plate one side on the Verteiler ⁇ 14 and protrude into the on the other side of the piston 13
  • the end of the pistons 13 protruding from the piston drum 12 is spherical and is mounted in the sliding shoes 16 provided with a corresponding inner contour.
  • the sliding shoes 16 are slidably supported on the fixed 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 arranged on a cradle 18, which with its semi-cylindrical outer contour is pivotable in a corresponding recess in the bearing body 10.
  • the piston 13 used in the axial piston machine of FIG. 1 is shown in more detail in FIG. 2.
  • the piston 13 has an outer contour in the front area 3 and rear area 4, which corresponds to the inner contour of the cylinder and slides along it. In the central region 6, however, the cross-section of the piston 13 is significantly smaller, namely over the entire axial length of the central region.
  • the front region 3 is of the ball-shaped head 7 of the piston 13, which is rotatably mounted in a recess of the sliding shoe ent speaking '16th
  • pockets 8 are formed on the underside of the sliding shoe, which serve as relief pressure fields when the pressure is applied accordingly.
  • the necessary pressure supply takes place via the bore 9 in the slide shoe 16 and the further bore 11 in the piston 13 from the compression chamber. inside the cylinder. Since the bore 11 advantageously lies in the longitudinal axis of the piston 13, its function is restricted by the cross-sectional constriction in the. middle region 6 of the piston 13 is not affected.
  • FIG. 3 Another embodiment of the piston 13 according to the invention is shown in FIG. 3.
  • the central region 6 of the piston has. 13 does not have a constant cross-section, but the cross-section of the piston increases towards the front end, corresponding to the increasing bending load, which results in a uniform deflection in the longitudinal direction over the central region 6 of the piston 13.
  • Piston 13 shown 3 can in mass savings are still being optimized on the piston that der.'vordere region 3 and "the rear portion 4 of the piston are behind 13 rotates from the middle section 6, without the remaining lateral surfaces, with which the piston 13 abuts the cylinder wall to further reduce, as shown in Fig. 4.
  • the use of such pistons is particularly advantageous in the case of short-stroke axial piston machines, since in this case only relatively small bending forces act on the pistons due to the overall short overall length of the pistons 13, and the axial length of the front region 3 of the piston 13 is all the less can be selected, the smaller the stroke of the piston, if a complete disengagement of the lateral surface of the front area 3 with the cylinder wall is to be avoided.
  • a piston is shown, the mass of which was reduced without accepting a dead volume in that bores 22 were made concentrically about the longitudinal axis of the piston in the piston head, so that enough material remained in the center of the piston to introduce the bore 11 therein . So that the cavities of the bores 22 do not act as a dead volume during operation of the axial piston machine, they are closed and sealed on the piston head by covers 23, which are fastened, for example, by brazing in the piston.
  • covers 23 are fastened, for example, by brazing in the piston.

Abstract

Un piston est utilisé dans des machines à piston axial, en particulier des machines à piston axial à faible course du type à disque incliné avec un alésage dans l'axe de symétrie du piston. Afin d'obtenir un piston ayant un volume mort et une masse aussi réduits que possible et qui soit facile à fabriquer, le piston présente dans le sens axial uniquement dans une première zone tournée du côté de l'extrémité libre du cylindre, c'est-à-dire du joint à rotule du piston, dans une deuxième zone à son autre extrémité un contour extérieur qui correspond à la section transversale du cylindre. La zone intermédiaire, située entre les deux extrémités, présente une section transversale sensiblement plus réduite.A piston is used in axial piston machines, in particular short stroke axial piston machines of the inclined disc type with a bore in the axis of symmetry of the piston. In order to obtain a piston having a dead volume and a mass as small as possible and which is easy to manufacture, the piston has in the axial direction only in a first zone turned towards the free end of the cylinder, it is ie of the ball joint of the piston, in a second zone at its other end an outer contour which corresponds to the cross section of the cylinder. The intermediate zone, located between the two ends, has a substantially smaller cross section.

Description

KOLBEN PUR AXIAIEOLBEUMASCHINEPISTON PISTON AXIAIEOLBEUMASCHINE
Die Erfindung betrifft .einen Kolben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a piston according to the preamble of claim 1.
Diese Kolben sollen in Axialkolbenmaschinen Verwendung finden, die, ganz allgemein, zur Umwandlung von Druck¬ energie in Rotationsenergie oder umgekehrt dienen, also wahlweise als Pumpen oder Hydromotoren eingesetzt werden können.These pistons are to be used in axial piston machines which, in general, serve to convert pressure energy into rotational energy or vice versa, that is to say can be used either as pumps or hydraulic motors.
Das Prinzip einer Axialkolbenmaschine besteht darin, daß sich die Kolben in Zylindern axial hin- und herbewegen können, und die Größe des durch den Kolben im Zylinder begrenzten Verdrängungsraums dadurch verändert werden kann. Beim Einsatz als Pumpe wird durch die- Veränderung dieses Vol das Hydraulikmedium gefördert, beim Einsatz als Motor wird dieses Volumen durch den Zustrom an Hydraulikmedium zyklisch verändert und .dadurch die Motordrehung bewirkt. Die Zylinder mit den darin axial verschiebbaren Kolben befinden sich kreisförmig angeordnet und parallel nebeneinander in einer drehbar gelagerten Kolbentrommel. Von den Kolben ragen jeweils ein Ende in den Zylinderraum hinein, während das andere Ende meist kugelförmig aus¬ gebildet ist und in einer entsprechend ausgebildeten, pfannenförmigen Lagerung liegt. Über diese pfannenförmigen Lagerungen stützen sich die Kolben über eine hydrostatische Entlastung auf einer ebenen Schiebe ab, die Bestandteil der Wiege ist. Diese Scheibe kann gegenüber der Drehachse der Kolbentrommel geneigt werden, so daß von einerThe principle of an axial piston machine is that the pistons can move axially back and forth in cylinders, and the size of the displacement space delimited by the piston in the cylinder can be changed as a result. When used as a pump, the hydraulic medium is conveyed by changing this volume; when used as a motor, this volume is changed cyclically by the inflow of hydraulic medium and, as a result, causes the engine to rotate. 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. The pistons are supported by a pan-shaped bearing on a level slide, which is part of the cradle. This disc can be inclined relative to the axis of rotation of the piston drum, so that from a
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 lang wieder herausgezogen, und zwar um so mehr, je schräger die Schrägscheibe gegenüber der Drehachse der Kolbentrommel eingestellt ist. Da die pfannenförmigen Lagerungen bei schräggestellter Schrägscheibe nicht auf einem Kreis, sondern einer Ellipse umlaufen, müssen diese Lagerungen auf derSwashplate is spoken. As a result, with each revolution of the piston drum, the piston is pushed into the cylinder for half a revolution and pulled out again for the next half revolution, and the more so, the more obliquely the swash plate is set relative to the axis of rotation of the piston drum. Since the pan-shaped bearings do not run on a circle but an ellipse when the swashplate is tilted, these bearings must be on the
Schrägscheibe nicht nur umlaufen können, sondern auch radial verschiebbar sein.Not only can the swash plate circulate, but also be radially displaceable.
Um ein Abheben der pfannenförmigen Gleitschuhe von der Schrägscheibe zu verhindern, ist ein Niederhalter vor¬ gesehen, von dem folgende Kräfte zu überwinden sind:In order to prevent the pan-shaped sliding shoes from lifting off the swashplate, a hold-down device is provided, from which the following forces have to be overcome:
- Kraft aus der Druckdiff renz zwischen Gehäuse und Zylinder- Force from the pressure difference between the housing and cylinder
ReibungskräfteFrictional forces
Beschleunigungskräfte der Kolbenmassen.Accelerating forces of the piston masses.
Im üblichen Drehzahlbereich von mehr als 1 000 Umdrehungen pro Minute machen letztere den weitaus größten Anteil aus. Dies wird auch aus der Beziehung zur Berechnung der maximalen Beschleunigung deutlich, in die die Winkel¬ geschwindigkeit, und damit die Drehzahl, quadratisch eingeht:I make m usual speed range of more than 1,000 rpm latter from the largest share. This is also clear from the relationship to the calculation of the maximum acceleration into which the angular velocity, and thus the rotational speed, is squared:
amax = D0n/2 • tan / * - 1" amax = D0 n / 2 • tan / * - 1 "
Dn = Teilkreisdurchmesser der Kolben in der Kolbentrommel y = Schwenkwinkel der Schrägscheibe ü = Winkelgeschwindigkeit.D n = pitch circle diameter of the pistons in the piston drum y = swivel angle of the swash plate ü = angular velocity.
Da im allgemeinen die für die Festlegung der Kolben- beschleunigung verantwortlichen Parameter nicht ohneSince the parameters responsible for determining the piston acceleration are generally not without
Nachteile verändert werden können, kann die Beanspruchung des Niederhalters., nur durch eine Verri-ngerung der.Kolbe-r-masse reduziert werden. Eine große Kolbenrpasse beansprucht jedoch nicht nur den Niederhalter, sondern wirkt sich auch auf das Gleichge¬ wicht der Kolbentrommel aus: Die Zentrifugalkräfte der umlaufenden Kolben bewirken unter dem Einfluß des Kolbenhubes ein Moment auf die Kolbentrommel um eineDisadvantages can be changed, the stress on the hold-down can only be reduced by reducing the piston mass. A large piston barrel, however, not only stresses the hold-down device, but also affects the balance of the piston drum: The centrifugal forces of the rotating pistons, under the influence of the piston stroke, cause a moment on the piston drum by one
Achse, die senkrecht auf der Drehachse der Kolbentrommel steht und zugleich parallel zur Schwenkachse der Wiege, auf der die Schrägscheibe angeordnet ist. Dieses unerwünschte Drehmoment der Kolbentrommel kann nur durch entsprechende, zusätzliche Andruckkräfte in axialer Richtung der Kolbentrommel kompensiert werden.Axis that is perpendicular to the axis of rotation of the piston drum and at the same time parallel to the pivot axis of the cradle on which the swash plate is arranged. This undesirable torque of the piston drum can only be compensated for by corresponding additional pressing forces in the axial direction of the piston drum.
Eine möglichst geringe Kolbenmasse würde damit also über eine Verringerung der Massenträgkeit wichtige Teile der Axialkolbenmaschine entlasten-The smallest possible piston mass would thus relieve important parts of the axial piston machine by reducing the inertia.
Aus diesem Grunde ist beispielsweise das Hohlbohren der Kolben angewandt worden. Dabei ragt das geschlossene Kolbenende aus dem Zylinder heraus und der ausgebohrte Kolbenboden in den Zylinder hinein. Dadurch v/ird jedoch noch der bisherige Verdrängungsraum, das sog. Hubvolumen, um das Volumen der Bohrung, das sog. Totvolumen, vergrößert, das zwar nicht an der Förderung teilnimmt, jedoch wegen seiner Kompressibilität eine höhere Druck- pulsation mit allen negativen Auswirkungen, beispielsweise erhöhter Geräuschabgabe und geringerem Wirkungsgrad, zur Folge hat.For this reason, hollow drilling of the pistons has been used, for example. The closed piston end protrudes from the cylinder and the drilled piston crown into the cylinder. As a result, however, the previous displacement, the so-called stroke volume, is increased by the volume of the bore, the so-called dead volume, which does not take part in the production, but because of its compressibility, a higher pressure pulsation with all negative effects. for example, increased noise emission and lower efficiency.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind Kolben für Axial¬ kolbenmaschinen bekannt, bei denen der Kolbenboden wie oben dargestellt aufgebohrt, jedoch anschließend, zur Vermeidung des Totvolumens, wieder von einem Deckel verschlossen und abgedichtet wurde, Bei solchen Kolben konnte jedoch nicht mehr die für die Herabsetzung derIn order to avoid this disadvantage, pistons for axial piston machines are known in which the piston crown is drilled out as shown above, but then, in order to avoid the dead volume, was closed and sealed again by a cover Reducing the
Reibung erforderliche Durchgangsbohrung vom Kolbenboden zum gegenüberliegenden Ende des Kolbens bzw. den Ent¬ lastungsdruckfeldern angebracht werden. Eine andere bekannte Lösung, bei der die Kolben zwar zentrisch, jedoch ringförmig aufgebohrt wurden, damit in der Symmetrieachse der Kolben Material zum Einbringen der besagten Durchgangsbohrung vorhanden war, hat denFriction required through hole from the piston crown to the opposite end of the piston or the relief pressure fields are attached. Another known solution, in which the pistons were drilled centrally but in a ring, so that material for introducing said through-bore was present in the axis of symmetry of the piston
Nachteil, daß die Herstellung solcher Kolben sehr aufwendig und, besonders bei kleineren Stückzahlen, unwirtschaftlich war, da sowohl für das Aufbohren Soezialwerkzeuge notwendig waren, als auch für das anschließende Verschließen mit einem ringförmigen Deckel beispielsweise das aufwendige Reibschweißen eingesetzt werden mußte.Disadvantage that the manufacture of such pistons was very complex and, especially in smaller quantities, uneconomical, since both special tools were necessary for boring and, for example, the complex friction welding had to be used for the subsequent closing with an annular cover.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Kolben mit einer Durchgangsbohrung von Kolbenboden zum gegen- überliegenden Kolbenende und mit einem möglichst geringen Totvolumen zu schaffen, die eine möglichst geringe Masse aufweisen und einfach herzustellen sind. The object of the invention is therefore to create pistons with a through bore from the piston crown to the opposite piston end and with the smallest possible dead volume, which have the lowest possible mass and are easy to manufacture.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil der Ansprüche11.und 2 dargelegt. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution to this problem is set out in the characterizing part of claims 1 1. and 2. Appropriate designs result from the subclaims.
Ein solcher, abgeschwächter, mittlerer Bereich eines Kolbens kann, wenn die einfache Fertigung im Vordergrund steht, mit gleichbleibendem Querschnitt ausgebildet werden, besonders wenn die auf ihn wirkenden Biegekräfte über die axiale Länge des mittleren Bereiches nicht sehr unter¬ schiedlich sind, wobei dann natürlich der Querschnitt ent¬ sprechend der größten auftretenden Biegebelastung dimensioniert werden muß.Such a weakened, central region of a piston can, if simple manufacture is in the foreground, be formed with a constant cross-section, especially if the bending forces acting on it are not very different over the axial length of the central region, in which case, of course, the Cross-section must be dimensioned according to the greatest bending load occurring.
Soll dagegen die Massereduzierung unter Inkaufnahme einer etwas aufwendigeren Herstellung des Kolbens weiter optimiert werden, so wird der Kolbenquerschnitt im axialen Verlauf des mittleren Bereiches entsprechend den an jeder Stelle auftretenden Bieσebelastungen verändert, so daß sich eine über den Kolbenverlauf gleichbleibende Durchbiegung ergibt. Eine weitere Massereduzierung des Kolbens wird dadurch möglich, daß vom mittleren Bereich aus die beiden Randbereiche, in denen der Kolben an der Zylinderwandung anliegt, hinter¬ dreht wird, was den Vorteil hat, daß die an der Zylinderwandung anliegenden Rest-Mantelflächen, die einen tragfähigen Schmierfilm sowie eine ausreichende Dichtlänge bieten müssen, nicht reduziert werden.If, on the other hand, the mass reduction is to be further optimized while accepting a somewhat more complex manufacture of the piston, the piston cross section in the axial course of the central region is changed in accordance with the bending loads occurring at every point, so that there is a constant deflection over the piston course. A further reduction in the mass of the piston is made possible by turning the two edge regions, in which the piston rests against the cylinder wall, from the central region, which has the advantage that the remaining lateral surfaces on the cylinder wall, which have a load-bearing capacity Lubricating film and a sufficient sealing length must not be reduced.
Selbstverständlich lassen sich auch die beiden grund¬ sätzlichen Lösungen, Verringerung des äußeren Querschnittes im mittleren Kolbenbereich und konzentrisch angeordnete, am Kolbenboden verschlossene Längsbohrungen, bei Bedarf entsprechend kombinieren. Unterschiedliche Ausbildungen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben: Es zeigt:Of course, the two basic solutions, reducing the outer cross section in the central piston area and concentrically arranged longitudinal bores closed on the piston head, can also be combined accordingly if required. Different embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below: It shows:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Axialkolbenmaschine mit Kolben gemäß der Erfindung,1 shows a cross section through an axial piston machine with pistons according to the invention,
Fig. 2 einen teilgeschnittenen Kolben mit gleich- bleibend.^r.eduziertem Kolben im mittleren Bereich,2 shows a partially cut piston with constant. Reduced piston in the middle area,
Fig. 3 einen teilgeschnittenen Kolben mit unterschiedliche Querschnitt im mittleren Bereich, undFig. 3 is a partially cut piston with different cross-section in the central area, and
Fig. 4 einen Kolben ähnlich der Fig. 3 mit hinter¬ drehten Ξndbereichen.FIG. 4 shows a piston similar to FIG. 3 with the end regions turned behind.
Fig. 5 einen teilgeschnittenen Kolben mit konzentrisch angeordneten Längsbohrungen im Grund- und Aufriß. Fig. 5 shows a partially cut piston with concentrically arranged longitudinal bores in plan and elevation.
..
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 den Zuganker 5 mit Hilfe der Muttern 21 mitein¬ ander verschraubt. Die, im Pumpenbetrieb, über die Welle 19 angetriebene Axialkolbenmaschine besteht im wesentlichen aus der koaxial um die Welle 19 drehbar angeordnete Kolbentrommel 12, die auf der einen Seite auf der Verteiler¬ platte 14 gleitet und in die auf der anderen Seite die Kolben 13 hineinragen.. Das aus der Kolbentrommel 12 heraus- ragende 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 feststehenden- 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 Ma-ß der bei jeder Umdrehung der Welle 19 erfolgendenIn 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. both parts are screwed together via the tie rod 5 with the aid of the nuts 21. , Slides in the pump operation, via the shaft 19 driven axial piston machine essentially consists of coaxially about the shaft 19 rotatably disposed piston drum 12 on the plate one side on the Verteiler¬ 14 and protrude into the on the other side of the piston 13 The end of the pistons 13 protruding from the piston drum 12 is spherical and is mounted in the sliding shoes 16 provided with a corresponding inner contour. The sliding shoes 16 are slidably supported on the fixed 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. By the dimension of those occurring with each revolution of the shaft 19
Längsverschiebung der Kolben 13 in der Kolbentrommel 12, und damit, beim Pumpenbetrieb, das Hubvolumen einstellen' zu können, ist die Schrägscheibe 17, gegen die die Gleit¬ schuhe 16 mit Hilfe eines Niederhalters 15 gepreßt werden, auf einer Wiege 18 angeordnet, die mit ihrer halbzylin¬ drischen Außenkontur in einer entsprechenden Ausnehmung der Lagerkörpers 10 verschwenkbar ist.Longitudinal displacement of the pistons 13 in the piston drum 12, 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 arranged on a cradle 18, which with its semi-cylindrical outer contour is pivotable in a corresponding recess in the bearing body 10.
Der in der Axialkolbenmaschine der Fig. 1 verwendete Kolben 13 ist in der Fig. 2 näher dargestellt. Der Kolben 13 weist im vorderen Bereich 3 und hinteren Bereich 4 eine Außenkontur auf, die der Innenkontur des Zylinders ent¬ spricht und an dieser entlanggleitet. Im mittleren Bereich 6 ist der Querschnitt des Kolbens 13 jedoch wesentlich geringer, und zwar über die ganze axiale Länge des mittleren Bereiches gleichbleibend. Noch vor dem The piston 13 used in the axial piston machine of FIG. 1 is shown in more detail in FIG. 2. The piston 13 has an outer contour in the front area 3 and rear area 4, which corresponds to the inner contour of the cylinder and slides along it. In the central region 6, however, the cross-section of the piston 13 is significantly smaller, namely over the entire axial length of the central region. Before that
vorderen Bereich 3 befindet sich der kugelförmig ausgebildete Kopf 7 des Kolbens 13, der in einer ent¬ sprechenden Ausnehmung des Gleitschuhs' 16 drehbar gelagert ist.the front region 3 is of the ball-shaped head 7 of the piston 13, which is rotatably mounted in a recess of the sliding shoe ent speaking '16th
Um trotz der hohen Anpressung des Gleitschuhes 16 an die Schrägscheibe 17 die beiden Teile relativ zueinander verschiebbar zu halten, sind an.der Unterseite des Gleitschuhes 16 Taschen 8 ausgebildet, die bei ent¬ sprechender Druckbeaufschlagung als Entlastungs- Druck¬ felder dienen. Die notwendige Druckversorgung geschieht über die Bohrung 9 im Gleitschuh 16 sowie die weiter¬ führende Bohrung 11 im Kolben 13 vom Kompressionsraum. innerhalb des Zylinders her. Da die Bohrung 11 vorteilhafter¬ weise in der Längsachse des Kolbens 13 liegt, wird ihre Funktion durch die Querschnittsverengung im. mittleren Bereich 6 des Kolbens 13 nicht beeinträchtigt.In order to keep the two parts displaceable relative to one another despite the high pressure of the sliding shoe 16 on the swash plate 17, pockets 8 are formed on the underside of the sliding shoe, which serve as relief pressure fields when the pressure is applied accordingly. The necessary pressure supply takes place via the bore 9 in the slide shoe 16 and the further bore 11 in the piston 13 from the compression chamber. inside the cylinder. Since the bore 11 advantageously lies in the longitudinal axis of the piston 13, its function is restricted by the cross-sectional constriction in the. middle region 6 of the piston 13 is not affected.
Eine weitere Ausführungsform des Kolbens 13 gemäß der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Im Gegensatz zu dem Kolben der Fig. 2 weist dabei der mittlere Bereich 6 des Kolbens. 13 keinen gleichbleibenden Querschnitt auf, sondern der Querschnitt des Kolbens nimmt zum vorderen Ende hin, entsprechend der steigenden Biegebelastung, zu, was in Längsrichtung über den mittleren Bereich 6 des Kolbens 13 eine gleichmäßige Durchbiegung ergibt.Another embodiment of the piston 13 according to the invention is shown in FIG. 3. In contrast to the piston of FIG. 2, the central region 6 of the piston has. 13 does not have a constant cross-section, but the cross-section of the piston increases towards the front end, corresponding to the increasing bending load, which results in a uniform deflection in the longitudinal direction over the central region 6 of the piston 13.
Der in der Fig. 3 dargestellte Kolben 13 kann hinsichtlich der Masseeinsparung am Kolben noch dahingehend optimiert werden, daß der.'vordere Bereich 3 und" der hintere Bereich 4 des Kolbens 13 vom mittleren Bereich 6 aus hinterdreht werden, ohne die Restmantelflächen, mit denen der Kolben 13 an der Zylinderwandung anliegt, weiter zu verringern, wie in Fig. 4 dargestellt. Die Verwendung von solchen Kolben ist besonders bei kurzhubigen Axialkolbenmaschinen vorteil- haft, da in diesem Fall aufgrund der insgesamt geringen Gesamtlänge der Kolben 13 auch nur relativ geringe Biegekräfte auf den Kolben wirken, und die axiale Länge des vorderen Bereiches 3 des Kolbens 13 um so geringer gewählt werden kann, je geringer der Hub der Kolben ist, wenn ein völliges Außereingriffkommen der Mantelfläche des vorderen Bereiches 3 mit der Zylinderwandung vermieden werden soll.The in Fig. Piston 13 shown 3 can in mass savings are still being optimized on the piston that der.'vordere region 3 and "the rear portion 4 of the piston are behind 13 rotates from the middle section 6, without the remaining lateral surfaces, with which the piston 13 abuts the cylinder wall to further reduce, as shown in Fig. 4. The use of such pistons is particularly advantageous in the case of short-stroke axial piston machines, since in this case only relatively small bending forces act on the pistons due to the overall short overall length of the pistons 13, and the axial length of the front region 3 of the piston 13 is all the less can be selected, the smaller the stroke of the piston, if a complete disengagement of the lateral surface of the front area 3 with the cylinder wall is to be avoided.
In Fig. 5 ist dagegen ein Kolben gezeigt, dessen Masse ohne Inkaufnahme eines Totvolumens dadurch reduziert wurde, daß in den Kolbenboden konzentrisch um die Kolbenlängsachse Bohrungen 22 eingebracht wurden, so daß in der Mitte des Kolbens genug Material verblieb, um darin die Bohrung 11 einzubringen. Damit die Hohl¬ räume der Bohrungen 22 im Betrieb der Axialkolbenmaschine nicht als Totvolumen wirken, werden sie am Kolbenboden durch Deckel 23 verschlossen und abgedichtet, die beispielsweise durch Hartlöten im Kolben befestigt werden. Die in den Fig. 2 bis 4 bzw. 5 dargestellten Ausführungs¬ formen lassen sich bei entsprechend dimensionierten Kolben selbstverständlich auch in einer neuen Ausführungs¬ form vereinigen, wobei dann die konzentrisch angeordenten, am Zylinderboden wieder verschlossenen Hohlbohrungen entweder nur im vorderen Bereich 4 des Kolbens angeordnet sind, oder so nahe an der Mitte des Kolbens liegen, daß sie sich durch den schmaleren, mittleren Bereich 6 des Kolbens hindurcherstrecken können. 5, on the other hand, a piston is shown, the mass of which was reduced without accepting a dead volume in that bores 22 were made concentrically about the longitudinal axis of the piston in the piston head, so that enough material remained in the center of the piston to introduce the bore 11 therein . So that the cavities of the bores 22 do not act as a dead volume during operation of the axial piston machine, they are closed and sealed on the piston head by covers 23, which are fastened, for example, by brazing in the piston. The embodiments shown in FIGS. 2 to 4 and 5 can of course also be combined in a new embodiment in the case of appropriately dimensioned pistons, in which case the concentrically arranged hollow bores which are closed again on the cylinder base either only in the front region 4 of the piston are arranged, or are so close to the center of the piston that they can extend through the narrower, central region 6 of the piston.

Claims

-A0--10 -A0-10
1." Kolben für Axialkolbenmaschinen, insbesondere1. " Pistons for axial piston machines, in particular
^- kαrzhubige Axialkolbenmaschinen des Schrägscheibentyps mit in der Symmetrieachse des Kolbens angeordneter Durchgangsbohr d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß der Kolben in axialer Richtung nur in einem ersten, dem freien Zylinder¬ ende, also dem Kugelgelenk des Kolbens, zugewandten Eereich 0 sowie in einem zweiten Bereich am anderen Kolbehende eine dem Zylinderquerschnitt entsprechende Außenkontur aufweist und im dazwischenliegenden, mittleren Bereich einen wesentlich geringeren Querschnitt aufweist.^ - Short-stroke axial piston machines of the swash plate type with through hole arranged in the axis of symmetry of the piston, characterized in that the piston in the axial direction only in a first area 0, which faces the free cylinder end, that is to say the ball joint of the piston, and in a second area on the other Kolbehende has an outer contour corresponding to the cylinder cross-section and has a substantially smaller cross-section in the middle region in between.
5 2. Kolben für Axialkolbenmaschinen, insbesondere kurz hu ige Axialkolbenmaschinen des Schrägscheibentyps mit in der Symmetrieachse des Kolbens angeordneter Durchgangs - bohrung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß 0 der Kolben mehrere symmetrisch um die Kolbenmitte in2. Pistons for axial piston machines, in particular short-lived axial piston machines of the swash plate type with a through-hole arranged in the axis of symmetry of the piston, that is, the piston several symmetrically around the piston center in
Kolbenlängsrichtung verlaufende Bohrungen aufweist, die zum Kolbenbodne hin mit Deckeln verschlossen sind.Has longitudinal piston holes that are closed towards the piston head with lids.
5 5
3.. Kolben nach Anspruch 1.oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß der mittlere Kolbenbereich über seine axiale Länge einen gleichbleibenden Querschnitt aufweist. Third , Piston according to claim 1 or 2, characterized in that the central piston region has a constant cross section over its axial length.
4. Kolben nach Anspruch 1 -oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß der mittlere Kolbenbereich in seinem Verlauf eine unterschiedliche Dicke aufweist, dessen Festigkeit sich analog der mit der axialen Erstreckung sich ändernden Biegespannung verändert, um in dem mittleren Kolbenbereich eine gleichmäßige Durchbiegung zu erzielen.4. Piston according to claim 1 or 2, characterized in that the central piston region has a different thickness in its course, the strength of which changes analogously to the bending stress changing with the axial extension, in order to achieve a uniform deflection in the central piston region .
5. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die Länge des ersten, dem freien Zylinderende, also dem Kugelgelenk des Kolbens zugewandten, Kolbenbereiches größer ist. als., dar- -π-a-xiπale.Jϊub der Axialkolbenmaschine.5. Piston according to one of claims 1 to 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß the length of the first, the free cylinder end, ie the ball joint of the piston facing piston area is greater. als., dar- -π-a-xiπale.Jϊub the axial piston machine.
6. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß der vordere Bereich (3) und der hintere Bereich (4) des Kolbens (13) nicht massiv ausgebildet, sondern vom mittleren Bereich (6) her ringförmig ausgehöhlt sind, ohne die Mantelflächen des vorderen Bereichs (3) und hinteren Bereichs (4) zu reduzieren. 6. Piston according to one of claims 1 to 5, characterized in that the front region (3) and the rear region (4) of the piston (13) are not solid, but are hollowed out in an annular manner from the central region (6) without to reduce the lateral surfaces of the front area (3) and rear area (4).
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