EP0309762A2 - Adjustable axial piston machine with a swash plate - Google Patents

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EP0309762A2
EP0309762A2 EP88114329A EP88114329A EP0309762A2 EP 0309762 A2 EP0309762 A2 EP 0309762A2 EP 88114329 A EP88114329 A EP 88114329A EP 88114329 A EP88114329 A EP 88114329A EP 0309762 A2 EP0309762 A2 EP 0309762A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
swivel body
housing
support surface
axial piston
swivel
Prior art date
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Granted
Application number
EP88114329A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0309762A3 (en
EP0309762B1 (en
Inventor
Josef Ing. Grad. Riedhammer
Horst Dipl.-Ing. Deininger
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.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of EP0309762A2 publication Critical patent/EP0309762A2/en
Publication of EP0309762A3 publication Critical patent/EP0309762A3/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • F01B3/10—Control of working-fluid admission or discharge peculiar thereto
    • F01B3/103—Control of working-fluid admission or discharge peculiar thereto for machines with rotary cylinder block
    • F01B3/106—Control of working-fluid admission or discharge peculiar thereto for machines with rotary cylinder block by changing the inclination of the swash plate

Definitions

  • the invention relates to an adjustable swash plate type axial piston machine with a cylinder drum which can be rotated in a housing coaxially to the axis of rotation of the machine and which has a plurality of cylindrical longitudinal bores with pistons, the pistons being operatively connected to an active surface of a swivel body, the swivel angle of the swivel body using an adjusting device can be changed relative to the axis of rotation of the machine and the pivoting body is supported with its support side opposite the active surface on a support surface in the housing.
  • Such axial piston machines are known.
  • the support side of the swivel body is semi-cylindrical and is supported in a hollow cylindrical support surface with the same radius in the housing.
  • the swivel movement of the swivel body takes place about a fixed swivel axis.
  • the pivoting movement is either made possible by a plain bearing or it is carried out with the help of rolling elements which are located between the Support side of the swivel body and the support surface of the housing are.
  • a disadvantage of such constructions is the large axial length of the machine caused by the semi-cylindrical design of the swivel body.
  • the use of material that supports the sliding movement and hydrostatic relief is also necessary.
  • the design with rolling elements between the bearing surfaces also increases the axial dimensions.
  • EP-A 0 163 995 describes a hydrostatic axial piston machine whose swash plate is pivotally mounted about a swivel axis in a swivel bearing, which is supported by two balls lying one behind the other along the swivel axis, in spherical recesses of the pot-shaped housing part and in spherical recesses of the swash plate consists.
  • a disadvantage of this axial piston machine is that when the swivel angle of the swash plate is changed, high sliding friction occurs at the bearing points, which must be reduced by hydrostatic relief and the use of material with a low coefficient of friction in order to keep the actuating force low.
  • the invention has for its object to provide an axial piston machine of the type mentioned, which has short axial dimensions and avoids sliding movements in the swivel body bearing when changing the swivel angle of the swivel body.
  • This object is achieved in that the support side of the swivel body and the support surface in the housing have interacting contours that generate rolling movements of the swivel body relative to the support surface when the actuating device is actuated.
  • the pivot axis of the swivel body does not remain stationary, but moves on a path that is determined by the contour of the support surface in the housing and by the contour of the rolling path. It is therefore possible to design the swivel body as a flat disk, which is supported axially with the contours on the support side directly on corresponding contours in the support surface of the housing, with the interposition of rolling bodies or the structural design as a plain bearing being omitted.
  • An axial piston machine according to this construction then builds in the axial direction almost as short as the known constant machines, in which the active surface, which is inclinably adjustable to the axis of rotation of the machine, is formed on the inside of the housing. Nevertheless, such an axial piston machine according to the invention has the lowest possible bearing friction, namely rolling friction, when adjusting the swivel body.
  • guide devices for supporting the torque generated by the pistons are provided on the support side of the swivel body and on the support surface in the housing, which cooperate and guide the rolling movement in such a way that sliding movements between the support side of the swivel body and the support surface can be prevented in the housing.
  • the guide device can be designed as a toothing, preferably as an involute toothing. However, other types of toothing or other form-fitting means can also be provided, which prevent sliding of the swivel body relative to the housing and ensure a rolling movement.
  • the interacting teeth or guide devices are preferably located on the outer circumference of the support side and support surface.
  • the position of the rolling contour When used as a motor, the position of the rolling contour will be selected so that the resulting piston forces are pressed in the direction of the maximum swivel angle in all operating states and in the entire swivel range of the swivel forces.
  • the actuating device then acts in the direction of a small swivel angle.
  • a spring return or swinging out piston can be omitted with this type. If the actuator fails, the Motor automatically on large swivel angle and develops the greatest torque.
  • the rolling contour can be placed so that the swivel plate always tends to the maximum swivel angle or always to the zero position.
  • the adjustable axial piston machine has a swivel body that can be moved from the zero stroke position of the machine to two opposite sides
  • at least one contour is assigned to each of the two swivel directions starting from the zero stroke position and the contours are parallel are spaced axially symmetrical to each other and to the axis of rotation of the machine in the zero stroke position.
  • Figure 1 shows the basic structure of the hydrostatic axial piston machine according to the invention.
  • An input or output shaft 2 is rotatably mounted in a housing 1.
  • a cylinder drum 3 with a plurality of cylindrical longitudinal bores 4, in which pistons 5 are displaceable, is firmly connected to the shaft 2, for example by toothing or similar means.
  • the longitudinal bores 4 are connected by bores 6 to a control mirror 7 and liquid supply and liquid discharge channels, not shown here, in a control floor 8.
  • the pistons 5 are formed at their ends protruding from the longitudinal bores 4 as ball heads 9, which are received in corresponding recesses in sliding shoes 10.
  • the slide shoes 10 support hydrostatically relieved on an active surface 11 of a swivel body 12 which is stationary with respect to a rotational movement of the cylinder drum 3 connected to the shaft 2 and its piston 5, so that there is a relative movement between the slide shoes 10 and the swivel body 12.
  • the slide shoes 10 are held in contact with the active surface 11 by a hold-down plate 13.
  • piston strokes are generated within the cylindrical longitudinal bore 4 when the shaft 2 is driven, that is to say during pump operation, with the result that fluid is displaced or sucked in and pressure is generated.
  • the swivel angle can be set as desired between the maximum position, that is, the swivel body position with maximum deflection of the swivel body 12, and the zero stroke position, that is, the position in which the swivel body 12 and its active surface 11 are perpendicular to the axis of rotation of the shaft 2.
  • a ring-shaped actuating device consisting of a bushing 14 which is displaceably mounted in the inner bore of the housing 1 and a sealing ring 15 which is supported against the control base 8. Between the bushing 14 and the sealing ring 15 there is a space 16 into which pressurized fluid passes , whereby the bush 14 is pushed out of the sealing ring 15 away from the inner bore of the housing 1.
  • This bushing 14 is articulated to the swivel body 12 with the aid of means not shown in the drawing and therefore moves it in the direction of the zero stroke position.
  • the counter movement of the bushing 14 or the swivel body 12 is advantageously achieved in that the swivel body mounting is carried out eccentrically, because then, due to the lever ratio present, the swivel body 12 swings back automatically as a result of the piston forces originating from the pistons 5.
  • the swing back movement can also be assisted by spring force or hydraulically.
  • the swivel body 12 is supported with its contour 18 formed on the support surface 17 opposite the active surface 11 on a support surface 19 in the housing 1.
  • the swivel body 12 has essentially the shape of an annular disk.
  • the support surface 19 can be molded directly into the housing 1 or, as in the drawing, part of a component 20 integrated into the housing 1, which has the shape of a radially halved annular disk.
  • the contour 18 is convex, partially cylindrical, although other convex contours can also be provided.
  • the counter contour interacting with the contour 18 on the support surface 19 of the component 20 is a flat surface located perpendicular to the axis of rotation of the shaft 2.
  • the part of the swivel body 12 located in the drawing below the axis of rotation of the shaft 2 is chamfered on the support surface 17, so that for this reason and because of the space available at this point, which results from the use of the described component 20, a swivel movement of the swivel body 12 is made possible with the same swivel angle as in the machines of the known prior art.
  • the support surface 17 lies in this area with maximum deflection of the swivel body 12 in a plane-parallel manner on the inside of the housing. This makes it possible to limit the swivel angle in a simple manner.
  • the flat construction of this construction is particularly advantageous, as it builds only insignificantly longer than the so-called constant machine in swash plate construction.
  • a tooth 21 is provided on the support side 17 on the outer circumference of the annular disk-shaped swivel body 12 as an extension of the common cylinder axis of the two convex, partially cylindrical individual contours, which in the opposite flanks 22 , 23 engages a tooth gap on the support surface 19.
  • This interacting toothing is designed as an involute toothing.
  • the teeth 21 on the support side 17 of the swivel body 12 are, as it were, teeth of a gearwheel, while the tooth flanks 22, 23 on the support surface 19 of the component 20 represent a tooth gap with the straight flanks of a rack.
  • the movement of a such a gear along a rack produces a rotation of the gear with simultaneous linear displacement of the gear axis parallel to the rack.
  • the illustrated cooperating toothing prevents displacement of the swivel body 12 relative to the support surface 19 and thus ensures a precisely defined rolling motion.
  • FIG. 4 shows a development of an axial piston machine in which, in contrast to the machine shown in the previous figures, the swivel body 12 can be swiveled to two sides.
  • Each swivel direction is assigned a contour 18a or 18b, which is attached to the support side 17 of the swivel body 12.
  • the contour 18a is hidden in the figure by the toothing means 21, 22 and 23 already known from the other representations, which ensure the rolling movement of the swivel body 12 on the component 20 under all conditions. If the swivel body 12 is deflected clockwise, a rolling motion takes place with the aid of the contour 18b.
  • the toothing means (not shown in this view) belonging to the contour 18b prevent a sliding movement.
  • the adjusting device is designed in the machine shown such that the bushing 14 can extend and retract depending on the pressurization both from the inner bore of the housing 1 and retract, thereby allowing a deflection of the swivel body 12 to two opposite sides.
  • the sealing ring 15 serves as a stop, which is attached to the inner bore of the housing 1 in a non-positive or positive manner by conventional means. It is sufficient to effect only the swiveling movement starting from the zero stroke position by actuating the actuating device.
  • the pivoting back movement takes place through the self-pivoting forces which, because of the eccentric mounting of the pivot body 12, always act towards the zero stroke position.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

An adjustable axial piston machine with a swash plate, with a cylinder drum (3), which can rotate in a housing (1) coaxially with respect to the axis of rotation of the machine, with pistons (5), has an adjustable pivoting body (12) which is supported on a supporting surface (19) in the housing (1) with its supporting side (17), located opposite to the effective surface (11). In order to reduce the axial length of the machine and to avoid sliding movements in the pivoting body bearing, it is proposed that the supporting side (17) of the pivoting body (12) and the supporting surface (19) in the housing (1) be provided with interacting contours (18, 19) which, on adjustment of the pivoting body (12), generate rolling movements of the same relative to the supporting surface (19). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine verstellbare Axialkolbenma­schine in Schrägscheibenbauweise mit einer in einem Gehäuse koaxial zur Drehachse der Maschine drehbaren Zylindertrommel, die eine Mehrzahl von zylindrischen Längsbohrungen mit Kolben aufweist, wobei die Kolben mit einer Wirkfläche eines Schwenkkörpers in Wirkverbindung stehen, wobei der Schwenkwinkel des Schwenkkörpers mit Hilfe einer Stellein­richtung gegenüber der Drehachse der Maschine veränderbar ist und wobei sich der Schwenkkörper mit seiner der Wirk­fläche gegenüberliegenden Stützseite auf einer Stützfläche im Gehäuse abstützt.The invention relates to an adjustable swash plate type axial piston machine with a cylinder drum which can be rotated in a housing coaxially to the axis of rotation of the machine and which has a plurality of cylindrical longitudinal bores with pistons, the pistons being operatively connected to an active surface of a swivel body, the swivel angle of the swivel body using an adjusting device can be changed relative to the axis of rotation of the machine and the pivoting body is supported with its support side opposite the active surface on a support surface in the housing.

Derartige Axialkolbenmaschinen sind bekannt. Bei diesen ist die Stützseite des Schwenkkörpers halbzylindrisch ausgebildet und stützt sich in einer hohlzylindrisch ge­formten Stützfläche mit gleichem Radius im Gehäuse ab. Die Schwenkbewegung des Schwenkkörpers erfolgt dabei um eine ortsfeste Schwenkachse. Die Schwenkbewegung wird entweder durch eine Gleitlagerung ermöglicht oder sie erfolgt mit Hilfe von Wälzkörpern, die sich zwischen der Stützseite des Schwenkkörpers und der Stützfläche des Gehäuses befinden. Nachteilig ist bei solchen Konstruktionen die durch die halbzylindrische Gestaltung des Schwenkkörpers bedingte große Axiallänge der Maschine. Bei der Ausführung mit Gleitlagerung ist zudem die Verwendung von die Gleit­bewegung unterstützendem Material und hydrostatische Entlastung nötig. Die Ausführung mit Wälzkörpern zwischen den Lgerflächen erhöht zusätzlich die axialen Abmessungen.Such axial piston machines are known. In these, the support side of the swivel body is semi-cylindrical and is supported in a hollow cylindrical support surface with the same radius in the housing. The swivel movement of the swivel body takes place about a fixed swivel axis. The pivoting movement is either made possible by a plain bearing or it is carried out with the help of rolling elements which are located between the Support side of the swivel body and the support surface of the housing are. A disadvantage of such constructions is the large axial length of the machine caused by the semi-cylindrical design of the swivel body. For the version with plain bearings, the use of material that supports the sliding movement and hydrostatic relief is also necessary. The design with rolling elements between the bearing surfaces also increases the axial dimensions.

Weiterhin ist in der EP-A 0 163 995 eine hydrostatische Axialkolbenmaschine beschrieben, deren Schiefscheibe um eine Schwenkachse in einem Schwenklager schwenkbar gelagert ist, welches durch zwei längs der Schwenkachse hinterein­ander liegenden, in sphärischen Ausnehmungen des topfförmigen Gehäuseteils und in sphärischen Ausnehmungen der Schief­scheibe lagernden Kugeln besteht. An dieser Axialkolben­maschine ist nachteilig, daß beim Verändern des Schwenk­winkels der Schiefscheibe an den Lagerstellen hohe Gleit­reibung auftritt, die durch hydrostatische Entlastung und Verwendung von Material mit niedrigem Reibungskoeffi­zienten verringert werden muß, um die Stellkraft gering zu halten.Furthermore, EP-A 0 163 995 describes a hydrostatic axial piston machine whose swash plate is pivotally mounted about a swivel axis in a swivel bearing, which is supported by two balls lying one behind the other along the swivel axis, in spherical recesses of the pot-shaped housing part and in spherical recesses of the swash plate consists. A disadvantage of this axial piston machine is that when the swivel angle of the swash plate is changed, high sliding friction occurs at the bearing points, which must be reduced by hydrostatic relief and the use of material with a low coefficient of friction in order to keep the actuating force low.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Axialkolben­maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die kurze axiale Abmessungen aufweist und bei Veränderung des Schwenk­winkels des Schwenkkörpers Gleitbewegungen im Schwenkkörper­lager vermeidet.The invention has for its object to provide an axial piston machine of the type mentioned, which has short axial dimensions and avoids sliding movements in the swivel body bearing when changing the swivel angle of the swivel body.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stützseite des Schwenkkörpers und die Stützfläche im Gehäuse zusammenwirkende Konturen aufweisen, die bei Betätigung der Stelleinrichtung Rollbewegungen des Schwenk­körpers relativ zur Stützfläche erzeugen.This object is achieved in that the support side of the swivel body and the support surface in the housing have interacting contours that generate rolling movements of the swivel body relative to the support surface when the actuating device is actuated.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform bleibt die Schwenkachse des Schwenkkörpers nicht ortsfest, sondern bewegt sich auf einer Bahn, die von der Kontur der Stütz­fläche im Gehäuse und von der Kontur der Abrollbahn bestimmt wird. Es ist deshalb möglich, den Schwenkkörper als flache Scheibe auszubilden, die sich mit den Konturen auf der Stützseite direkt auf entsprechende Konturen in der Stütz­fläche des Gehäuses axial abstützt, wobei eine Zwischen­schaltung von Wälzkörpern bzw. die konstruktive Ausge­staltung als Gleitlager entfällt. Eine Axialkolbenmaschine nach dieser Konstruktion baut dann in axialer Richtung annähernd genau so kurz wie die bekannten Konstantmaschinen, bei denen die zur Drehachse der Maschine unverstellbar geneigte Wirkfläche auf der Gehäuseinnenseite angeformt ist. Trotzdem weist eine solche erfindungsgemäße Axialkolben­maschine beim Verstellen des Schwenkkörpers die geringst­mögliche Lagerreibung, nämlich Wälzreibung auf.In this embodiment of the invention, the pivot axis of the swivel body does not remain stationary, but moves on a path that is determined by the contour of the support surface in the housing and by the contour of the rolling path. It is therefore possible to design the swivel body as a flat disk, which is supported axially with the contours on the support side directly on corresponding contours in the support surface of the housing, with the interposition of rolling bodies or the structural design as a plain bearing being omitted. An axial piston machine according to this construction then builds in the axial direction almost as short as the known constant machines, in which the active surface, which is inclinably adjustable to the axis of rotation of the machine, is formed on the inside of the housing. Nevertheless, such an axial piston machine according to the invention has the lowest possible bearing friction, namely rolling friction, when adjusting the swivel body.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine sind auf der Stütz­seite des Schwenkkörpers und auf der Stützfläche im Gehäuse Führungseinrichtungen zum Abstützen des von den Kolben erzeugten Drehmoments vorgesehen, die zusammenwirken und die Wälzbewegung solcher Art führen, daß Gleitbewegungen zwischen der Stützseite des Schwenkkörpers und der Stütz­fläche im Gehäuse verhindert werden. Die Führungseinrichtung kann als Verzahnung, vorzugsweise als Evolentenverzahnung ausgebildet sein. Es können aber auch andere Verzahnungs­arten bzw. andere formschlüssige Mittel vorgesehen werden, die ein Gleiten des Schwenkkörpers relativ zum Gehäuse ausschließen und eine abwälzende Bewegung sicherstellen. Die zusammenwirkenden Verzahnungen bzw. Führungseinrichtungen befinden sich vorzugsweise am Außenumfang von Stützseite und Stützfläche.In a particularly advantageous embodiment of the axial piston machine according to the invention, guide devices for supporting the torque generated by the pistons are provided on the support side of the swivel body and on the support surface in the housing, which cooperate and guide the rolling movement in such a way that sliding movements between the support side of the swivel body and the support surface can be prevented in the housing. The guide device can be designed as a toothing, preferably as an involute toothing. However, other types of toothing or other form-fitting means can also be provided, which prevent sliding of the swivel body relative to the housing and ensure a rolling movement. The interacting teeth or guide devices are preferably located on the outer circumference of the support side and support surface.

Es ist günstig, als Konturen für die Stützseite des Schwenk­körpers konvexe Formen vorzusehen, die beispielsweise teilzylindrisch ausgebildet sein können, und die Stütz­fläche im Gehäuse senkrecht zur Drehachse als im wesent­lichen ebene Fläche auszubilden. Auf diese Weise ergeben sich sehr einfache geometrische Verhältnisse, die bei Betätigung der Stelleinrichtung die gewünschte Rollbewegung des Schwenkkörpers relativ zur Stützfläche erzeugen. Auch andere geometrische Paarungen von Konturen der Stützseite und der Stützfläche sind denkbar, jedenfalls alle, die eine Wälzbewegung des Schwenkkörpers relativ zur Stütz­fläche erzeugen. So ist zum Beispiel eine Umkehrung der geometrischen Verhältnisse denkbar, das heißt, daß die Stützseite flach ausgebildet ist und die Stützfläche eine konvexe Kontur aufweist.It is expedient to provide convex shapes as contours for the support side of the swivel body, which can be partially cylindrical, for example, and to design the support surface in the housing perpendicular to the axis of rotation as an essentially flat surface. This results in very simple geometrical relationships which, when the actuating device is actuated, produce the desired rolling movement of the swivel body relative to the support surface. Other geometrical pairings of contours of the support side and the support surface are also conceivable, at least all that generate a rolling movement of the swivel body relative to the support surface. For example, a reversal of the geometric relationships is conceivable, that is to say that the support side is flat and the support surface has a convex contour.

Unabhängig davon, in welcher Richtung der Schwenkkörper ausgelenkt wird, ist immer eine außermittige Lagerung des Schwenkkörpers vorhanden. Üblicherweise ist dies über den ganzen Verstellbereich der Fall, das heißt trotz der Abwälzbewegung bleibt die Lagerung des Schwenkkörpers bezüglich der Drehachse der Maschine außermittig.Regardless of the direction in which the swivel body is deflected, there is always an eccentric mounting of the swivel body. This is usually the case over the entire adjustment range, that is, despite the rolling movement, the bearing of the swivel body remains eccentric with respect to the axis of rotation of the machine.

Bei Verwendung als Motor wird man die Lage der Abrollkontur jeweils so wählen, daß in allen Betriebszuständen und im ganzen Schwenkbereich der Schwenkkräfte von den re­sultierenden Kolbenkräften in Richtung maximaler Schwenk­winkel gedrückt wird. Die Stelleinrichtung wirkt dann in Richtung kleiner Schwenkwinkel. Eine Federrückführung oder ausschwenkende Stellkolben können bei dieser Bauart entfallen. Bei Versagen der Stelleinrichtung geht der Motor automatisch auf großen Schwenkwinkel und entwickelt dabei das größte Drehmoment.When used as a motor, the position of the rolling contour will be selected so that the resulting piston forces are pressed in the direction of the maximum swivel angle in all operating states and in the entire swivel range of the swivel forces. The actuating device then acts in the direction of a small swivel angle. A spring return or swinging out piston can be omitted with this type. If the actuator fails, the Motor automatically on large swivel angle and develops the greatest torque.

Bei einseitig schwenkender Pumpe z.B. im offenen Kreislauf, kann je nach Verwendungszweck die Abrollkontur so gelegt werden, daß die Schwenkplatte stets zum maximalen Schwenk­winkel oder stets zur Nullage tendiert.If the pump swivels on one side, e.g. in an open circuit, depending on the intended use, the rolling contour can be placed so that the swivel plate always tends to the maximum swivel angle or always to the zero position.

In einer außerordentlich vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes, bei der die verstellbare Axial­kolbenmaschine einen von der Nullhublage der Maschine aus nach zwei entgegengesetzten Seiten hin beweglichen Schwenkkörper aufweist, ist vorgesehen, daß jeder der beiden von der Nullhublage ausgehenden Schwenkrichtungen mindestens eine Kontur zugeordnet ist und die Konturen parallel zueinander und bezüglich der Drehachse der Maschine in Nullhublage achsensymmetrisch beabstandet sind. Dies hat zur Folge, daß in Nullhublage die den beiden Schwenkrichtungen zugeordneten Konturen gleichzeitig auf der Stützfläche im Gehäuse aufliegen, was eine stabile Neutrallage bewirkt. Aus dieser Neutrallage kann der Schwenk­körper durch eine entsprechend angepaßte Stelleinrichtung nach zwei entgegengesetzten Seiten hin ausgeschwenkt werden. Bei Pumpenbetrieb kehrt sich dann die Fließrichtung des Förderstroms um, bei Motorbetrieb ändert sich die Dreh­richtung der Abtriebswelle. Jeder Kontur kann eine eigene Führungsverzahnung zugeordnet sein.In an extremely advantageous development of the subject matter of the invention, in which the adjustable axial piston machine has a swivel body that can be moved from the zero stroke position of the machine to two opposite sides, it is provided that at least one contour is assigned to each of the two swivel directions starting from the zero stroke position and the contours are parallel are spaced axially symmetrical to each other and to the axis of rotation of the machine in the zero stroke position. The result of this is that, in the zero stroke position, the contours assigned to the two swivel directions lie simultaneously on the support surface in the housing, which brings about a stable neutral position. From this neutral position, the swivel body can be swiveled out to two opposite sides by a correspondingly adjusted adjusting device. The flow direction of the delivery flow then reverses during pump operation, and the direction of rotation of the output shaft changes during motor operation. Each contour can be assigned its own guide teeth.

Anhand nachstehender schematischer Figuren soll die Er­findung beispielhaft erklärt werden. Es zeigen:

  • Figur 1 einen Längsschnitt durch eine verstellbare Axialkolbenmaschine mit einseitig auslenkbarem Schwenkkörper bei maximaler Auslenkung des Schwenkkörpers
  • Figur 2 einen Längsschnitt durch die Axialkolbenmaschine bei Nullhubstellung des Schwenkkörpers
  • Figur 3 einen Längsschnitt senkrecht zum Schnitt nach Figur 2
  • Figur 4 einen Längsschnitt durch eine verstellbare Axialkolbenmaschine mit zweiseitig auslenkbarem Schwenkkörper in Nullhublage der Maschine.
The invention is to be explained by way of example with reference to the schematic figures below. Show it:
  • Figure 1 shows a longitudinal section through an adjustable axial piston machine with one-sided deflectable swivel body with maximum deflection of the swivel body
  • 2 shows a longitudinal section through the axial piston machine with the swivel body in the zero stroke position
  • FIG. 3 shows a longitudinal section perpendicular to the section according to FIG. 2
  • Figure 4 shows a longitudinal section through an adjustable axial piston machine with two-way deflectable swivel body in the zero stroke position of the machine.

Figur 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau der erfindungs­gemäßen hydrostatischen Axialkolbenmaschine. In einem Gehäuse 1 ist eine An- bzw. Abtriebswelle 2 drehbar ge­lagert. Mit der Welle 2 fest verbunden, beispielsweise durch Verzahnung oder ähnliche Mittel, ist eine Zylinder­trommel 3 mit einer Mehrzahl von zylindrischen Längs­bohrungen 4, in denen Kolben 5 verschiebbar sind. Die Längsbohrungen 4 sind durch Bohrungen 6 mit einem Steuer­spiegel 7 und hier nicht gezeigten Flüssigkeitszufuhr- und Flüssigkeitsabfuhrkanälen in einem Steuerboden 8 verbunden. Die Kolben 5 sind an ihren aus den Längs­bohrungen 4 herausragenden Enden als Kugelköpfe 9 ausge­bildet, die in entsprechende Ausnehmungen in Gleitschuhen 10 aufgenommen sind. Die Gleitschuhe 10 lagern hydrostatisch entlastet auf einer Wirkfläche 11 eines Schwenkkörpers 12, der bezüglich einer Rotationsbewegung der mit der Welle 2 verbundenen Zylindertrommel 3 und deren Kolben 5 still­steht, so daß sich eine Relativbewegung zwischen den Gleit­schuhen 10 und dem Schwenkkörper 12 ergibt. Durch eine Niederhalteplatte 13 werden die Gleitschuhe 10 in Anlage an die Wirkfläche 11 gehalten. In der hier gezeigten Stellung des Schwenkkörpers 12, in der ein maximaler Schwenkwinkel erreicht ist, werden bei angetriebener Welle 2, das heißt bei Pumpenbetrieb, Kolbenhübe inner­halb der zylindrischen Längsbohrung 4 erzeugt mit der Folge, daß Fluid verdrängt bzw. angesaugt und Druck erzeugt wird. Im umgekehrten Fall, also bei Motorbetrieb, wird durch Druckbeaufschlagung von Kolben 5 über die Wirkver­bindung zwischen den Gleitschuhen 10 und dem Schwenk­körper 12 ein auf die Zylindertrommel 3 und Welle 2 wirkendes Drehmoment erzeugt und somit eine Drehbewegung erreicht, die am außerhalb des Gehäuses 1 befindlichen Ende der Welle 2 abgegriffen werden kann.Figure 1 shows the basic structure of the hydrostatic axial piston machine according to the invention. An input or output shaft 2 is rotatably mounted in a housing 1. A cylinder drum 3 with a plurality of cylindrical longitudinal bores 4, in which pistons 5 are displaceable, is firmly connected to the shaft 2, for example by toothing or similar means. The longitudinal bores 4 are connected by bores 6 to a control mirror 7 and liquid supply and liquid discharge channels, not shown here, in a control floor 8. The pistons 5 are formed at their ends protruding from the longitudinal bores 4 as ball heads 9, which are received in corresponding recesses in sliding shoes 10. The slide shoes 10 support hydrostatically relieved on an active surface 11 of a swivel body 12 which is stationary with respect to a rotational movement of the cylinder drum 3 connected to the shaft 2 and its piston 5, so that there is a relative movement between the slide shoes 10 and the swivel body 12. The slide shoes 10 are held in contact with the active surface 11 by a hold-down plate 13. In the position of the swivel body 12 shown here, in which a maximum swivel angle is reached, piston strokes are generated within the cylindrical longitudinal bore 4 when the shaft 2 is driven, that is to say during pump operation, with the result that fluid is displaced or sucked in and pressure is generated. In the opposite case, that is to say during engine operation, a pressure acting on the piston 5 via the operative connection between the sliding shoes 10 and the swivel body 12 generates a torque acting on the cylinder drum 3 and shaft 2 and thus achieves a rotary movement which is at the end located outside the housing 1 the shaft 2 can be tapped.

Zwischen der Maximalstellung, das heißt der Schwenkkörper­stellung mit maximaler Auslenkung des Schwenkkörpers 12, und der Nullhubstellung, das heißt der Stellung in der der Schwenkkörper 12 und dessen Wirkfläche 11 senkrecht zur Drehachse der Welle 2 stehen, kann der Schwenkwinkel beliebig eingestellt werden. Dies geschieht durch eine ringförmig gestaltete Stelleinrichtung, bestehend aus einer in der Innenbohrung des Gehäuses 1 verschiebbar gelagerten Buchse 14 und einem gegen den Steuerboden 8 abgestützten Abdichtring 15. Zwischen Buchse 14 und Ab­dichtring 15 befindet sich ein Raum 16, in den unter Druck stehendes Fluid gelangt, wodurch die Buchse 14 vom Ab­dichtring 15 weg aus der Innenbohrung des Gehäuses 1 ausgeschoben wird. Diese Buchse 14 ist mit Hilfe von in der Zeichnung nicht dargestellten Mitteln mit dem Schwenk­körper 12 gelenkig verbunden und bewegt diesen daher in Richtung auf die Nullhublage. Die Gegenbewegung der Buchse 14 bzw. des Schwenkkörpers 12 wird vorteilhafter­weise dadurch erreicht, daß die Schwenkkörperlagerung außermittig erfolgt, weil dann aufgrund des vorliegen­den Hebelverhältnisses die Rückschwenkung des Schwenk­körpers 12 infolge der von den Kolben 5 herrührenden Kolbenkräfte automatisch erfolgt. Die Rückschwenkbewegung kann auch durch Federkraft oder hydraulisch unterstützt werden.The swivel angle can be set as desired between the maximum position, that is, the swivel body position with maximum deflection of the swivel body 12, and the zero stroke position, that is, the position in which the swivel body 12 and its active surface 11 are perpendicular to the axis of rotation of the shaft 2. This is done by a ring-shaped actuating device, consisting of a bushing 14 which is displaceably mounted in the inner bore of the housing 1 and a sealing ring 15 which is supported against the control base 8. Between the bushing 14 and the sealing ring 15 there is a space 16 into which pressurized fluid passes , whereby the bush 14 is pushed out of the sealing ring 15 away from the inner bore of the housing 1. This bushing 14 is articulated to the swivel body 12 with the aid of means not shown in the drawing and therefore moves it in the direction of the zero stroke position. The counter movement of the bushing 14 or the swivel body 12 is advantageously achieved in that the swivel body mounting is carried out eccentrically, because then, due to the lever ratio present, the swivel body 12 swings back automatically as a result of the piston forces originating from the pistons 5. The swing back movement can also be assisted by spring force or hydraulically.

Der Schwenkkörper 12 lagert erfindungsgemäß mit seiner auf der Wirkfläche 11 gegenüberliegenden Stützseite 17 angeformten Kontur 18 auf einer Stützfläche 19 im Gehäuse 1. Der Schwenkkörper 12 hat im wesentlichen die Form einer Ringscheibe. Die Stützfläche 19 kann direkt im Gehäuse 1 angeformt oder, wie in der Zeichnung, Teil eines in das Gehäuse 1 integrierten Bauelements 20 sein, welches die Form einer radial halbierten Ringscheibe auf­weist. Die Kontur 18 ist konvex teilzylindrisch, wobei jedoch auch andere konvexe Konturen vorgesehen werden können. Sie besteht aus zwei Einzelkonturen mit gemein­samer Zylinderachse, die sich in radialem Abstand von der Mittelachse des ringscheibenförmigen Schwenkkörpers 12 beiderseits der Welle 2 befinden und sich jeweils am Innen­durchmesser des Schwenkkörpers 12 beginnend radial nach außen erstrecken. Die mit der Kontur 18 zusammenwirkende Gegenkontur auf der Stützfläche 19 des Bauelements 20 ist eine senkrecht zur Drehachse der Welle 2 befindliche ebene Fläche. Bei Betätigung der Stelleinrichtung, also beim Ein- oder Ausfahren der Buchse 14 vollführt der Schwenk­körper 12 mit Hilfe seiner auf der Stützseite 17 ange­formten konvexen teilzylindrischen Kontur 18 eine abwälzende Rollbewegung auf der ebenen Gegenkontur der Stützfläche 19. Auf diese Weise muß zwischen dem Schwenkkörper 12 und der Stützfläche 19 lediglich die Wälzreibung überwunden werden.According to the invention, the swivel body 12 is supported with its contour 18 formed on the support surface 17 opposite the active surface 11 on a support surface 19 in the housing 1. The swivel body 12 has essentially the shape of an annular disk. The support surface 19 can be molded directly into the housing 1 or, as in the drawing, part of a component 20 integrated into the housing 1, which has the shape of a radially halved annular disk. The contour 18 is convex, partially cylindrical, although other convex contours can also be provided. It consists of two individual contours with a common cylinder axis, which are located at a radial distance from the central axis of the annular disk-shaped swivel body 12 on both sides of the shaft 2 and each extend radially outwards starting at the inner diameter of the swivel body 12. The counter contour interacting with the contour 18 on the support surface 19 of the component 20 is a flat surface located perpendicular to the axis of rotation of the shaft 2. When the actuating device is actuated, i.e. when the bushing 14 is extended or retracted, the swivel body 12 executes a rolling motion on the flat counter contour of the support surface 19 with the aid of its convex, partially cylindrical contour 18 formed on the support side 17. In this way, between the swivel body 12 and the support surface 19 only the rolling friction can be overcome.

Für ein automatisches Ausschwenken des Schwenkkörpers 12 wird bezüglich der Mittellinie der An- bzw. Abtriebs­welle 2 eine solche Position der Kontur 18 gewählt, die eine außermittige Lagerung des Schwenkkörpers 12 ergibt. Dabei soll der sich infolge der Abwälzbewegung sich ständig verlagernde Schwenkpunkt auch bei maximaler Auslenkung des Schwenkkörpers 12 noch außermittig liegen, so daß sich in jedem Fall eine automatische Ausschwenkung ergibt. In Umkehr der Verhältnisse kann die außermittige Lagerung auch dazu benutzt werden, ein automatisches Rückschwenken des Schwenkkörpers 12 zu erzielen.For an automatic swiveling out of the swivel body 12, such a position of the contour 18 is selected with respect to the center line of the input or output shaft 2 that results in an eccentric mounting of the swivel body 12. In this case, the pivot point that is constantly shifting as a result of the rolling movement should still be off-center, even with maximum deflection of the pivot body 12, so that there is an automatic pivoting in any case. In reverse of the situation, the off-center bearing can also be used to achieve an automatic pivoting back of the swivel body 12.

Der in der Zeichnung unterhalb der Drehachse der Welle 2 befindliche Teil des Schwenkkörpers 12 ist an der Stütz­fläche 17 abgeschrägt, so daß aus diesem Grund und wegen des an dieser Stelle vorhandenen Freiraumes, der aus der Verwendung des beschriebenen Bauelements 20 resultiert, eine Schwenkbewegung des Schwenkkörpers 12 ermöglicht wird, mit dem gleichen Schwenkwinkel, wie bei den Maschinen des bekannten Standes der Technik. Die Stützfläche 17 liegt in diesem Bereich bei maximaler Auslenkung des Schwenkkörpers 12 planparallel an der Gehäuseinnenseite an. Damit ist auf einfache Weise eine Begrenzung des Schwenkwinkels möglich. Besonders vorteilhaft ist aber die flache Bauweise dieser Konstruktion, die nur unwesent­lich länger baut als die sogenannte Konstantmaschine in Schrägscheibenbauweise.The part of the swivel body 12 located in the drawing below the axis of rotation of the shaft 2 is chamfered on the support surface 17, so that for this reason and because of the space available at this point, which results from the use of the described component 20, a swivel movement of the swivel body 12 is made possible with the same swivel angle as in the machines of the known prior art. The support surface 17 lies in this area with maximum deflection of the swivel body 12 in a plane-parallel manner on the inside of the housing. This makes it possible to limit the swivel angle in a simple manner. However, the flat construction of this construction is particularly advantageous, as it builds only insignificantly longer than the so-called constant machine in swash plate construction.

In Figur 2 und 3 ist eine wesentliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine dargestellt. Um die Rollbewegung des Schwenkkörpers 12 auf der Stützfläche 19 des Bauelements 20 exakt zu führen, ist auf der Stütz­seite 17 am Außenumfang des ringscheibenförmigen Schwenk­körpers 12 in Verlängerung der gemeinsamen Zylinderachse der beiden konvexen teilzylindrischen Einzelkonturen je­weils ein Zahn 21 vorgesehen, der in den gegenüberliegenden Flanken 22, 23 einer Zahnlücke auf der Stützfläche 19 eingreift. Diese zusammenwirkende Verzahnung ist als Evolentenverzahnung ausgebildet. Die Zähne 21 auf der Stützseite 17 des Schwenkkörpers 12 sind gewissermaßen Zähne eines Zahnrades, während die Zahnflanken 22, 23 auf der Stützfläche 19 des Bauelements 20 eine Zahnlücke mit den geraden Flanken einer Zahnstange darstellen. Die Bewegung eines solchen Zahnrads entlang einer Zahnstange erzeugt eine Rotation des Zahnrads bei gleichzeitiger linearer Ver­schiebung der Zahnradachse parallel zur Zahnstange. Die dargestellte zusammenwirkende Verzahnung verhindert eine Verschiebung des Schwenkkörpers 12 relativ zur Stütz­fläche 19 und sichert damit eine exakt definierte Abwälz­bewegung.2 and 3 show an essential embodiment of the axial piston machine according to the invention. In order to precisely guide the rolling movement of the swivel body 12 on the support surface 19 of the component 20, a tooth 21 is provided on the support side 17 on the outer circumference of the annular disk-shaped swivel body 12 as an extension of the common cylinder axis of the two convex, partially cylindrical individual contours, which in the opposite flanks 22 , 23 engages a tooth gap on the support surface 19. This interacting toothing is designed as an involute toothing. The teeth 21 on the support side 17 of the swivel body 12 are, as it were, teeth of a gearwheel, while the tooth flanks 22, 23 on the support surface 19 of the component 20 represent a tooth gap with the straight flanks of a rack. The movement of a such a gear along a rack produces a rotation of the gear with simultaneous linear displacement of the gear axis parallel to the rack. The illustrated cooperating toothing prevents displacement of the swivel body 12 relative to the support surface 19 and thus ensures a precisely defined rolling motion.

Figur 4 zeigt eine Weiterbildung einer Axialkolbenmaschine, bei der im Gegensatz zu der in den vorangehenden Figuren gezeigten Maschine der Schwenkkörper 12 nach zwei Seiten geschwenkt werden kann. Jeder Schwenkrichtung ist eine Kontur 18a bzw. 18b zugeordnet, die auf der Stützseite 17 des Schwenkkörpers 12 angebracht ist. Die Kontur 18a ist in der Figur von den bereits aus den anderen Darstellungen bekannten Verzahnungsmitteln 21, 22 und 23 verdeckt, die die abwälzende Bewegung des Schwenkkörpers 12 auf dem Bauelement 20 unter allen Bedingungen sicherstellen. Wenn der Schwenkkörper 12 im Uhrzeigersinn ausgelenkt wird, erfolgt eine Abwälzbewegung mit Hilfe der Kontur 18b. Die in dieser Ansicht nicht dargestellten, zur Kontur 18b gehörigen Verzahnungsmittel verhindern eine Gleitbewegung. Bei einer Auslenkung des Schwenkkörpers 12 entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgt die Abwälzbewegung an der Kontur 18a. Die Stelleinrichtung ist bei der gezeigten Maschine der­art gestaltet, daß die Buchse 14 je nach Druckbeauf­schlagung sowohl aus der Innenbohrung des Gehäuses 1 aus­fahren als auch einfahren kann und dadurch eine Auslenkung des Schwenkkörpers 12 nach zwei entgegengesetzten Seiten ermöglicht wird. Dabei dient der Abdichtring 15 als Anschlag, der durch übliche Mittel kraft- oder formschlüssig an der Innenbohrung des Gehäuses 1 befestigt ist. Es genügt, jeweils nur die von der Nullhublage ausgehende Schwenk­bewegung durch Betätigung der Stelleinrichtung zu be­wirken. Die Rückschwenkbewegung erfolgt durch die Eigen­schwenkkräfte, die wegen der außermittigen Lagerung des Schwenkkörpers 12 immer zur Nullhublage hin wirken.FIG. 4 shows a development of an axial piston machine in which, in contrast to the machine shown in the previous figures, the swivel body 12 can be swiveled to two sides. Each swivel direction is assigned a contour 18a or 18b, which is attached to the support side 17 of the swivel body 12. The contour 18a is hidden in the figure by the toothing means 21, 22 and 23 already known from the other representations, which ensure the rolling movement of the swivel body 12 on the component 20 under all conditions. If the swivel body 12 is deflected clockwise, a rolling motion takes place with the aid of the contour 18b. The toothing means (not shown in this view) belonging to the contour 18b prevent a sliding movement. When the swivel body 12 is deflected counterclockwise, the rolling movement takes place on the contour 18a. The adjusting device is designed in the machine shown such that the bushing 14 can extend and retract depending on the pressurization both from the inner bore of the housing 1 and retract, thereby allowing a deflection of the swivel body 12 to two opposite sides. The sealing ring 15 serves as a stop, which is attached to the inner bore of the housing 1 in a non-positive or positive manner by conventional means. It is sufficient to effect only the swiveling movement starting from the zero stroke position by actuating the actuating device. The pivoting back movement takes place through the self-pivoting forces which, because of the eccentric mounting of the pivot body 12, always act towards the zero stroke position.

Claims (5)

1. Verstellbare Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbau­weise mit einer in einem Gehäuse koaxial zur Drehachse der Maschine drehbaren Zylindertrommel, die eine Mehr­zahl von zylindrischen Längsbohrungen mit Kolben aufweist, wobei die Kolben mit einer Wirkfläche eines Schwenk­körpers in Wirkverbindung stehen, wobei der Schwenk­winkel des Schwenkkörpers mit Hilfe einer Stelleinrichtung gegenüber der Drehachse der Maschine veränderbar ist und wobei sich der Schwenkkörper mit seiner der Wirk­fläche gegenüberliegenden Stützseite auf einer Stütz­fläche im Gehäuse abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützseite (17) des Schwenkkörpers (12) und die Stützfläche (19) im Gehäuse (1) zusammenwirkende Konturen aufweisen, die bei Betätigung der Stellein­richtung Rollbewegungen des Schwenkkörpers (12) relativ zur Stützfläche (19) erzeugen.1.Adjustable swashplate type axial piston machine with a cylinder drum which can be rotated in a housing coaxially to the axis of rotation of the machine and which has a plurality of cylindrical longitudinal bores with pistons, the pistons being operatively connected to an active surface of a swivel body, the swivel angle of the swivel body using an adjusting device is changeable with respect to the axis of rotation of the machine and the swivel body is supported with its support side opposite the active surface on a support surface in the housing, characterized in that the support side (17) of the swivel body (12) and the support surface (19) in the housing (1) have co-operating contours that generate rolling movements of the swivel body (12) relative to the support surface (19) when the actuating device is actuated. 2. Verstellbare Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, da­durch gekennzeichnet, daß sich auf der Stützseite (17) des Schwenkkörpers (12) und auf der Stützfläche (19) im Gehäuse (1) zusammenwirkende Führungseinrichtungen (21, 22, 23) zur Abstützung des von den Kolben erzeugten Drehmoments befinden.2. Adjustable axial piston machine according to claim 1, characterized in that on the support side (17) of the swivel body (12) and on the support surface (19) in the housing (1) cooperating guide devices (21, 22, 23) for supporting the Piston generated torque are. 3. Verstellbare Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konturen auf der Stütz­seite (17) des Schwenkkörpers (12), die mit der Stütz­fläche (19) im Gehäuse (1) in Eingriff stehen, konvexe Form aufweisen.3. Adjustable axial piston machine according to claim 1 or 2, characterized in that the contours on the support side (17) of the swivel body (12), which are in engagement with the support surface (19) in the housing (1), have a convex shape. 4. Verstellbare Axialkolbenmaschine nach Anspruch 3, da­durch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (19) im Gehäuse (1) senkrecht zur Drehachse angeordnet und als eine im wesentlichen ebene Fläche ausgebildet ist.4. Adjustable axial piston machine according to claim 3, characterized in that the support surface (19) in the housing (1) is arranged perpendicular to the axis of rotation and is formed as a substantially flat surface. 5. Verstellbare Axialkolbenmaschine mit einem von der Nullhublage der Maschine aus nach zwei entgegenge­setzten Seiten hin beweglichem Schwenkkörper nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden von der Nullhublage ausgehenden Schwenkrichtungen mindestens eine Kontur und eine Führungseinrichtung zugeordnet ist und die Konturen parallel zueinander und bezüglich der Drehachse in Nullhublage achsensymmetrisch beabstandet sind.5. Adjustable axial piston machine with a movable from the zero stroke position of the machine from two opposite sides swivel body according to one of the preceding claims, characterized in that each of the two starting from the zero stroke position is assigned at least one contour and a guide device and the contours parallel to each other and are spaced axially symmetrically with respect to the axis of rotation in the zero stroke position.
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