JP2013533418A - アキシャルピストン機械 - Google Patents

Abstract

鋳造技術的に最適化されたハウジングであって、その底部に、圧力負荷に関して最適化されたインサートリングが形成されているハウジングを備えたアキシャルピストン機械が開示されている。さらに、このようなアキシャルピストン機械に用いられるインサートリングが開示されている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載のアキシャルピストン機械、すなわちポンプハウジングを備え、該ポンプハウジング内にシリンダブロックが支承されており、該シリンダブロックは、それぞれ１つの作業室を画定する多数のピストンを有し、該ピストンは、好ましくは調節可能な斜板に支持されており、前記作業室は、端面側で前記ポンプハウジング内に配置された制御板を介して低圧通路と高圧通路とに交互に接続可能であり、前記シリンダブロックは伝動シャフトに相対回動不能に結合されているアキシャルピストン機械に関する。さらに本発明は、このようなアキシャルピストン機械のために適したインサートリングに関する。

このようなアキシャルピストン機械は、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００６０６２０６５号明細書およびボッシュレックスロス社（Bosch Rexroth AG）のデータシートＲＤＥ９３２２０−０４−Ｒ／０２．０８に基づき公知であり、たとえばシングルアキシャルピストン機械またはダブルアキシャルピストン機械として構成されていてよい。これらの公知の解決手段では、アキシャルピストン機械に装備されたハウジング内に、それぞれ１つの作業室を画定する多数のピストンを備えた少なくとも１つのシリンダブロックが回転可能に支承されている。これらのピストンはそれぞれピストンベースを介して斜板に支持されている。この斜板の取付け角（傾斜角）がピストンストロークを決定する。

それぞれ１つのピストンにより画定された作業室は、端面側でハウジング内に配置された制御板（バルブプレート）を介して交互に高圧通路と低圧通路とに接続可能となる。シリンダブロックは伝動シャフトに相対回動不能に結合されており、この伝動シャフトは機械形式（モータ、ポンプ）に応じて出力シャフトとして作用するか、または入力シャフトとして作用する。

公知の解決手段では、アキシャルピストン機械のハウジングが、ほぼポット形に形成されている。この場合、ポット形のハウジングの底部には、高圧通路および低圧通路が形成されている。これらの高圧通路および低圧通路は、回転するシリンダブロックに関して定位置固定の制御板を介して順次に、シリンダブロックに設けられた複数の作業室に接続可能となる。この制御板には、１つの共通の部分円に沿って位置する、比較的小さな複数の腎臓形の吐出キドニポート（Druckniere）が形成されている。これらの吐出キドニポートの間には、それぞれ吐出ウェブが配置されている。低圧側では、各制御板が１つの吸入キドニポートを備えており、この吸入キドニポートは、小さな前記吐出キドニポートに比べて大きな円周角度範囲にわたって延びている。

高圧通路は、吐出キドニポートと、この吐出キドニポートに隣接した吐出ウェブとの範囲において、アキシャルピストン機械の運転時に比較的高い圧力で負荷されている。この場合に問題となるのは、一般にポット形のハウジングが球状黒鉛鋳鉄（ダクタイル鋳鉄）から製造されており、そしてこのハウジングの周壁から底範囲への移行範囲に、湯回り（Giessfrontverlauf）の点で問題となるゾーン、すなわち鋳鉄凝固中に引け巣個所（収縮孔等）が発生する恐れのあるゾーンが存在することである。その場合、高いハイドロリック圧に基づいた高い負荷を受けると、これらの引け巣の範囲においてハウジングの損傷または変形が生じる恐れがあるので、アキシャルピストン機械の運転時間は減じられている。これらの問題は、ダブルアキシャルピストン機械において一層顕著に現れる。なぜならば、ダブルポット形のハウジングに基づき、このような鋳造技術的な問題を克服することが一層困難となるからである。

ドイツ連邦共和国特許第１９５３６９９７号明細書には、斜板構造のダブルアキシャルピストンポンプが開示されている。この公知のダブルアキシャルピストンポンプでは、固有のポンプハウジングが、ほぼ板状のセンタ部分を備えて形成されている。このセンタ部分では、当該ユニットの両伝動シャフトが相対回動不能に互いに結合されている。この範囲では、チャージポンプの回転輪（インペラ）も支承されており、このチャージポンプを介して圧力媒体は低圧側でチャージ圧によって負荷されるようになっている。このインペラを組み付けるためには、前記センタ部分がインサート部分を備えて形成されている。このインサート部分は、インペラが組み付けられた後に、前記センタ部分内に挿入される。このインサート部分には、１つのポンプユニットの、シリンダブロックに対応する高圧通路区分および低圧通路区分が形成される。第２のポンプユニットでは、これらの高圧通路区分および低圧通路区分が前記センタ部分の壁に形成されているので、この範囲では、冒頭で述べた公知先行技術の場合と同様の問題が生じる恐れがある。

相応するダブルアキシャルピストンポンプは、ボッシュレックスロス社（Bosch Rexroth AG）のデータシートＲＤＥ９３２２０−０４−Ｒ／０２．０８にも記載されている。

上記公知先行技術に対して、本発明の根底を成す課題は、圧力負荷による損傷の危険が減じられているようなアキシャルピストン機械を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部に記載の特徴を有するアキシャルピストン機械、すなわちハウジングが、ほぼポット形に形成されていて、ポット底部を備えており、該ポット底部は、部分的にインサートリングによって形成されており、該インサートリングに前記伝動シャフトが支承されており、前記インサートリングに高圧通路区分が形成されており、該高圧通路区分は、好ましくは軸方向の制御板側の開口範囲と、好ましくは半径方向または軸方向の高圧通路側の開口範囲とを有し、前記インサートリングはデザイン、材料選択または製造方法によって圧力負荷に関して最適化されていることを特徴とするアキシャルピストン機械により解決される。この課題はさらに、請求項１５に記載のインサートリングによって解決される。

本発明の有利な改良形は、請求項２〜請求項１４もしくは請求項１６に記載されている。

本発明によるアキシャルピストン機械は、ハウジングを備えて形成されており、このハウジング内には、シリンダブロックが回転可能に支承されており、このシリンダブロックは、それぞれ１つの作業室を画定する多数のピストンを備えている。これらのピストンは、ピストンベースを介して斜板に支持されている。ピストンにより画定された前記作業室は、端面側で前記ハウジング内に配置された制御板（バルブプレート）を介して低圧通路と高圧通路とに交互に接続可能である。前記アキシャルピストン機械では、シリンダブロックが伝動シャフトに相対回動不能に結合されている。本発明によれば、前記ハウジングが、ほぼポット形に形成されていて、前記伝動シャフトにより貫通されたポット底部を備えており、この場合、このポット底部は、所定の区分にわたってインサートリングにより形成されている。このインサートリングは多重機能を持つ。なぜならば、インサートリングは第１に伝動シャフトを支承するために働き、第２に高圧通路区分を有し、この高圧通路区分が、制御板側で軸方向の開口範囲を有し、かつ高圧通路側に半径方向または軸方向の開口範囲を有するからである。この場合、インサートリングの材料、構造および製造方法は圧力負荷に関して最適化されている。

本発明によるインサートリングは相応して構成されている。

したがって、本発明のコンセプトによれば、ハウジングはもはやポンプの耐圧性を決定しない。なぜならば、高圧結合部周辺の高負荷される範囲が、鋳造技術により著しく良好にコントロールすることのできる、材料最適化されたインサートリングに形成されているからである。この構造は、ハウジングを比較的薄肉に形成することを可能にする。それに対してハウジング底部は圧力負荷されるゾーンの範囲においてインサートリングにより形成されている。こうして、ハウジング、特にハウジングの内室を形成する鋳造型のコアを、鋳造技術的に最適化することができ、構成スペース、特にユニット全体の構成長さを、慣用の解決手段に比べて短くすることができる。なぜならば、慣用の解決手段では、所要の耐圧性を提供するために極めて容積の大きなハウジングが必要となるからである。

さらに、本発明におけるハウジングはその単純な構造に基づき、従来よりも著しく僅かな製作手間をかけるだけで製造可能である。

減じられた製作手間は特に、ハウジングの内室を成形するコアが、公知先行技術の場合よりも著しく中実に形成され得ることに基づき得られる。さらに、ハウジングは前記インサートリングに基づき、従来よりも少ない材料溜まり、ひいては鋳造プロセスにおける少ない応力を持って形成され得る。

インサートリングは１変化形では、ハウジングに設けられた収容部内に挿入される。この場合、収容部の直径、ひいてはインサートリングの外径は、伝動シャフトの外径よりも著しく大きく形成されている。その場合、ハウジングブランクはポット底部の範囲において、大きな直径を持って貫通されているので、ハウジング中空室を成形する鋳造コアは、極めて安定的に形成され得ると共に、鋳造時に変形または破断し得なくなる。さらに、困難な凝固範囲においても、材料溜まりや、これに伴う問題が回避される。

前記収容部は、軸方向の案内および軸方向の力吸収のために、段付き孔を備えて形成されていてよい。この段付き孔はインサートリングの環状の肩部を収容する。

原理的には、汎用的に使用される球状黒鉛鋳鉄（ダクタイル鋳鉄）の代わりに、別の材料、たとえば軽金属またはねずみ鋳鉄からハウジングを製造することも可能である。

本発明の１実施態様では、インサートリングが鋳造部品から形成されており、この場合、有利であることが判っている球状黒鉛鋳鉄が使用されると好ましい。択一的には、窒化された鋳鋼を製造のために使用することができる。インサートリングは鍛造部品として製造されていてもよいし、または中実部分から切削加工により製造されていてもよい。すなわち、たとえば高い圧力負荷の場合には、インサートリングを鋼（鍛造されているか、または中実材料）から製造することができる。その場合、通路は切削加工により形成される。

特にコンパクトな解決手段では、インサートリングに、半径方向の開口範囲および軸方向または半径方向の開口範囲を備えた低圧通路区分も形成されている。

高圧側の開口範囲に、ハウジング内に挿入された圧力ブシュのための嵌合面が形成されていると、当該アキシャルピストン機械の構造を単純化することができる。

本発明の別の変化形では、圧力ブシュが段付きブシュとして設計されている。この場合、圧力ブシュは前記嵌合面の方向に内側に向かって押圧力の合力によって負荷される。

このような変化形では、圧力ブシュが、角度位置に関してインサートリングの位置固定手段として働くと特に有利である。

当該アキシャルピストン機械は調節可能に形成されていてよい。

本発明によれば、インサートリングが、伝動シャフトのシャフト軸受けのための収容部を有すると有利である。

本発明のさらに別の有利な実施態様では、当該アキシャルピストン機械がチャージポンプを備えて形成されており、このチャージポンプを介して、低圧側で流入する圧力媒体がチャージ圧で負荷されるようになっている。

伝動シャフトには、チャージポンプのインペラホイールが装着案内され、この伝動シャフトによって連行され得る。

本発明のさらに別の変化形では、インペラホイールが、少なくとも所定の区分にわたって少なくとも１つのインサートリングと共にシールギャップを形成している。

本発明のさらに別の有利な実施態様では、当該アキシャルピストン機械が２連式のダブルアキシャルピストン機械として形成されており、この場合、１つの共通のハウジング内に２つのシリンダブロックが形成されており、両シリンダブロックは互いに向かい合わされた底部を備えており、これらの底部はそれぞれ上記構成による１つのインサートリングを備えて形成されている。

シリンダブロックの間の範囲には、チャージポンプが配置されていてよく、このチャージポンプを介して圧力媒体は低圧側でチャージ圧によって負荷されるようになる。チャージポンプを備えたアキシャルピストン機械の構成は、特に高い回転数において、単独アキシャルピストン機械においても有利である。

ダブルアキシャルピストン機械の場合には、各シリンダブロックに１つの伝動シャフトが対応配置されていてよく、両伝動シャフトはカップリングブシュを介して結合されている。

本発明によるインサートリングは、高圧通路区分を有し、この高圧通路区分は端面側の開口範囲と、半径方向または軸方向の開口範囲とを有する。さらに、このインサートリングは製造方法、構造または材料選択に関して圧力特性に合わせて最適化されていて、好ましくは球状黒鉛鋳鉄から形成されている。原理的には、高強度および延性を有する特殊鋳物を使用することもできる。インサートリングは、前で説明したように、鍛造部品として形成されていてもよく、あるいは中実部分から切削加工により製造されてもよい。

インサートリングの耐圧性は、適当な熱処理、たとえば熱調質、窒化またはガス浸炭（Gashydrokarbonieren）により高めることができる。

以下に、本発明の有利な実施形態を図面につき詳しく説明する。

シングルアキシャルピストン機械の縦断面図である。 ダブルアキシャルピストン機械の縦断面図である。 図２に示したアキシャルピストン機械の細部を示す断面図である。 図３に示したアキシャルピストン機械の細部をさらに拡大して示す断面図である。 図１に示したダブルアキシャルピストン機械の第１のインサートリングを示す斜視図である。 図１に示したダブルアキシャルピストン機械の第１のインサートリングを示す対角線方向の断面図である。 図２に示したダブルアキシャルピストン機械の別のインサートリングを示す斜視図である。 図２に示したダブルアキシャルピストン機械の別のインサートリングを示す対角線方向の断面図である。 図１に示した実施形態の変化形を示す断面図である。

以下に、本発明を２つの実施形態につき説明する。この場合、図１にはシングルアキシャルピストンポンプが図示されており、図２〜図８には２連式のダブルアキシャルピストン機械が図示されている。このようなアキシャルピストン機械の基本構造は公知先行技術に基づき十分に知られているので、以下においては、本発明を理解するために重要となる構成要素についてのみ説明する。

図１に示したシングルアキシャルピストンポンプ１は、ポンプハウジング２を有する。このポンプハウジング２内には、駆動シャフトもしくは入力シャフト４が支持されている。入力シャフト４の、図１で見て左側の端区分は、ポンプハウジング２から突出していて、外側歯列（スプライン）６を備えている。この外側歯列６を介して、駆動装置が連結され得る。入力シャフト４はセンタ範囲に別の外側歯列（スプライン）８を有する。この外側歯列８はシリンダブロック１０に設けられた対応する内側歯列と噛み合っている。シリンダブロック１０は、１つの共通の部分円に沿って位置する多数のシリンダ孔１２を有する。これらのシリンダ孔１２内には、それぞれ１つのピストン１４が案内されている。このピストン１４はシリンダ孔１２と一緒に作業室１６を画定している。作業室１６の容積はピストン行程に関連している。各ピストン１４は作業室１６から遠ざけられたピストンベース１８を有し、このピストンベース１８は、スライドシュー２０に枢着結合されている。このスライドシュー２０は、ポンプハウジング２内に相対回動不能に支承された斜板２２に接触している。この場合、スライドシュー２０は当付け面２４に沿って滑動し、この当付け面２４の取付け角度（傾斜角）がピストンストロークを決定する。アキシャルピストン機械の構成に応じて、この取付け角度は調節可能であるか、または不変に形成されていてよい。

シリンダブロック１０は、図１で見て右側の端面に端面壁２６を有する。この端面壁２６には、１つの共通の部分円に沿って位置する多数の通路２７が形成されており、これらの通路２７は一方では作業室１６に開口していて、他方では端面壁２６の外側に位置する端面２８に開口している。この端面２８は、凹状球面形に形成されていて、ハウジング固定に支承された制御板（バルブプレート）３０にスライド式に接触している。この制御板３０には、自体公知の形式で、腎臓形の吐出キドニポート３２と、比較的大きな腎臓形の吸入キドニポート３４とが形成されている。このようなキドニポートの原理的な構造については、以下において図５〜図８につきさらに説明する。

ポンプハウジング２は複数部分から形成されていて、端面側のカバー３６を有する。このカバー３６は、ほぼポット形のハウジング３８に装着されている。入力シャフト４は、転がり軸受けを介してポンプハウジング２内に支持されており、この場合、カバー３６の範囲には転がり軸受け４０が収容されており、ハウジング３８内には別の転がり軸受けもしくは転がり軸受け装置４２が収容されている。ポット形のハウジング３８はポット底部４４を有し、このポット底部４４は図１で見て右側に向かってポンプハウジング２の端面側の閉鎖部を形成している。このポット底部４４には、図示の実施形態では、半径方向で吐出接続部Ｐと吸入接続部Ｔとが形成されている。この吐出接続部Ｐと吸入接続部Ｔとは、吐出通路４６もしくは吸入通路４８を介して上記の吐出キドニポート３２もしくは吸入キドニポート３４に接続されている。

本発明によれば、ポット底部４４内にインサートリング５０が挿入されている。このインサートリング５０は比較的高強度の材料、たとえば球状黒鉛鋳鉄（ダクタイル鋳鉄）から、付加的な熱処理を用いて形成されており、それに対してハウジング３８は、比較的低い耐圧性を有する材料、たとえばねずみ鋳鉄または軽金属鋳物またはこれに類するものから製造されていてよい。インサートリング５０には、高圧通路区分５２と低圧通路区分５４とが形成されており、この高圧通路区分５２と低圧通路区分５４とは、それぞれアングル通路として形成されている。この場合、軸方向の開口範囲５６；５８が、吐出キドニポート３２もしくは吸入キドニポート３４と重なり合っている。その場合、半径方向に開口している開口範囲は、それぞれ隣接した吐出通路４６もしくは吸入通路４８に開口している。

以下に詳しく説明するインサートリング５０は、ポット底部４４に設けられた収容部内に挿入されており、この収容部は段付き孔５９として形成されている。この段付き孔５９は図１で見て左側に向かって半径方向に拡張されているので、インサートリング５０に設けられた、半径方向に突出した肩部１４０（図５も参照）が、段付き孔５９に設けられた肩部に軸方向で支持されている。半径方向の案内は、肩部１４０の外周面１７０（図６参照）と、インサートリング５０の、図５および図６につきさらに詳しく説明する環状区分１４２の外周面とに沿って行われる。これらの外周面は半径方向で段付き孔５９の周面に支持されている。

図１からさらに判るように、入力シャフト４の端区分は前記インサートリング５０を貫通しており、この端区分はシャフト歯列６１を備えて形成されている。これにより、たとえばダブルポンプ（２連ポンプ）のためのスルードライブオプションが実現可能となる。図１に示した実施形態では、ポット底部４４の段付き孔５９が図面で見て右側に向かっても拡張しており、これにより、ポット底部４４の端面側を閉鎖する閉鎖カバー６５のための収容部６３が形成されている。この閉鎖カバー６５は、スルードライブオプションを有する構成では取り外される。

図１から判るように、段付き孔５９の内径および相応して段付けされたインサートリング５０の外径は、入力シャフト４の直径よりも著しく大きく形成されているので、ポット底部４４には比較的大きな開口が形成され、この開口は鋳造技術的に著しく簡単に形成され得る。なぜならば、第１にコアが、より中実に形成され得るからであり、第２に、公知先行技術において生じる材料溜まりが回避されるからである。

図１に示したように、転がり軸受け４２はインサートリング５０に設けられた収容室６０内に挿入されている。この場合、さらに制御板３０を介しても軸方向の支持が行われるので、転がり軸受け４２はインサートリング５０と制御板３０とによって軸方向に位置固定されている。以下において、このインサートリング５０の詳細について説明する。

吐出接続部Ｐの範囲では、吐出通路４６内に圧力ブシュ６２が挿入されている。以下に図４につき詳しく説明するように、この圧力ブシュ６２は段状に形成されており、そして半径方向内側に向かって押圧力の合力が作用するように高圧もしくはハウジング圧によって押圧されている。圧力ブシュ６２の、図１で見て下側に位置する端区分は、インサートリング５０に設けられた嵌合面に正確にぴたりと接触しているので、このインサートリング５０は圧力ブシュ６２を介して位置固定されている。圧力ブシュ６２の詳細については、さらに下で図４につき説明する。

既に説明したように、ポンプハウジング２または正確に云えば、ポット形のハウジング３８は、アキシャルピストンポンプの運転中に、特にポット底部４４の、制御板３０に隣接した範囲において、著しい押圧力で負荷されている。この押圧力は、本発明によればインサートリング５０によって吸収される。インサートリング５０はそのジオメトリ（幾何学的形状）および材料選択に関してこの圧力負荷に合わせて調整されている。これにより、ポット形のハウジング３８を、鋳造技術的に簡単に制御することのできる比較的単純な構造によって形成することが可能となる。

以下に説明するダブルアキシャルピストン機械の実施形態では、このコンセプトが相応して転用される。原理的に、このようなダブルアキシャルピストン機械では、図１に示したユニットが、ポット底部範囲に設置された対称軸線を中心にして鏡像対称的に形成されているので、図２に縦断面図で示したように、センタのハウジング３８（分かり易くするために、以下において、互いに対応する構成要素については同じ符号を使用する）が得られる。このハウジング３８はセンタ部分６４を有し、このセンタ部分６４には、相応して２つの吐出接続部Ｐ１，Ｐ２および２つのタンク接続部Ｔ１，Ｔ２（図２では破線で示す）が形成されており、これらの吐出接続部Ｐ１，Ｐ２およびタンク接続部Ｔ１，Ｔ２はそれぞれダブルアキシャルピストンポンプ１の各１つのユニット６６，６８に対応している。

その場合、このダブルユニットのハウジング３８は、相応して「ダブルポット形」に形成されている。この場合、センタ部分６４は両ユニット６６，６８のポット底部４４を形成する。このセンタ部分６４には、それぞれ円筒状のハウジング壁７０，７２が付設されており、このハウジング壁７０，７２は外側に位置するカバー３６，７４と共に、ユニット６６，６８のシリンダブロック１０，７６のための収容室を形成している。

各ユニット６６，６８の基本構造は、冒頭で説明したシングルアキシャルピストン機械の基本構造に原理的に相当しているので、これに関する詳しい説明は省略する（上記構成参照）。

各ユニット６６，６８は入力シャフト４；７８を有し、この場合、第２のユニット６８に対応する第２の入力シャフト７８はカバー７４から突出しておらず、カップリングブシュ８０（以下に詳しく説明する）を介して、第１のユニット６６に対応する第１の入力シャフト４に相対回動不能に結合されている。

たとえばドイツ連邦共和国特許第１９５３６９９７号明細書に記載されているように、このようなダブルアキシャルピストン機械はチャージポンプ８２を備えて構成されていてよい。具体的な解決手段では、このチャージポンプ８２がインペラによって形成されており、このインペラは入力シャフト４に相対回動不能に結合されている。このインペラを介して、インサートリング５０，８６は吸入側でチャージ圧によって加圧されている。図示の解決手段では、インペラホイール８４が軸方向で入力シャフト４に装着案内されかつ支持されており、そして各インサートリング５０，８６に対して最小ギャップを持ってシールされている。図３以降の図面につき、このような配置形式の詳細について説明する。

図３には、図２に示したダブルアキシャルピストン機械１のセンタ部分６４の拡大図が図示されている。図３から判るように、両吐出接続部Ｐ１，Ｐ２の範囲には、それぞれ１つの圧力ブシュ６２，８８が挿入されており、これらの圧力ブシュ６２，８８はそれぞれ対応するインサートリング５０，８６のための軸方向位置固定部として働く。高圧圧力媒体流路は、冒頭で説明した実施形態に相応して、吐出通路４６，９０によって形成されている。この吐出通路４６，９０はそれぞれインサートリング５０およびインサートリング８６に設けられた高圧通路区分５２；９２に移行している。これら両インサートリング５０，８６の端面側には、それぞれ１つの制御板（バルブプレート）３０，９４が接触しており、この制御板３０，９４には、吐出キドニポート３２，９６もしくは吸入キドニポート３４，９８が形成されている。

冒頭で説明したように、吐出キドニポート３２，９６もしくは吸入キドニポート３４，９８はシリンダブロック１０，７６の回転時に交互に作業室１６に、圧力媒体が流通するように接続される。

図３に示した拡大図から良く判るように、インペラホイール８４は軸方向に突出したハブ１００によって入力シャフト４に装着されている。ハブ１００には内側歯列が形成されており、この内側歯列は、入力シャフト４の端区分に形成された外側歯列１０２と噛み合っている（スプライン結合）。インペラホイール８４を介して、圧力媒体は吸入室Ｔから吸い込まれて、チャージ圧室１０４内へ圧送される。接続部Ｔ１，Ｔ２に接続されたチャージ圧室１０４は、吸入側の低圧通路区分５４，１０５を介して吸入キドニポート３４，９８に接続されている。

既に説明したように、両入力シャフト４，７８はカップリングブシュ８０を介して相対回動不能に互いに結合されている。このカップリングブシュ８０は一方では第１の入力シャフト４に設けられた外側歯列１０２と噛み合っており、他方では第２の入力シャフト７８に設けられた外側歯列１０６と噛み合っている。

図４には、両圧力ブシュ６２，８８の範囲におけるセンタ部分６４の再度拡大された部分図が図示されている。図４には、入力シャフト４に相対回動不能に結合されているハブ１００を備えたインペラホイール８４の一部が図示されている。図４から判るように、第１のインサートリング５０は端面側に、インペラホイール８４に対して突出した環状のシールつば１０８を有する。このシールつば１０８はインペラホイール８４の外周面を所定の区分にわたって取り囲んで把持しているので、このインペラホイール８４は半径方向で、最小のギャップを持ってシールされている。第２のインサートリング８６に対する半径方向のシールも同様にして行われる。

図４からさらに判るように、軸方向でインペラホイール８４の平らな面１０１，１０３と、隣接したインサートリング５０；８６の端面区分との間には、それぞれギャップ１０７，１０９が存在している。ハブ１００は第１のインサートリング５０に設けられた、段付けされかつ左側（図４）へ向かって拡張した軸方向孔１１０内に侵入していて、この範囲において小さなギャップを持って案内されており、ひいては同じく半径方向でシールされている。この軸方向孔１１０は、既に図１につき説明したように、拡張されて転がり軸受け４２のための収容室６０を形成している。この収容室６０は制御板３０に設けられた端面切欠き１１２によって補われて、転がり軸受け４２のための収容部を形成しているので、転がり軸受け４２は軸方向で支持されている。転がり軸受け４２のアウタリングもしくは外レースは制御板３０をセンタリングするために働く。ハブ１００の内周面は、一方では軸方向においてシャフト段部１１１に支持されていて、嵌合部１１３を介して第１の入力シャフト４の外周面に半径方向で案内されている。インペラホイール８４の軸方向の位置固定は、リテーナリングもしくは位置固定リング１１５により行われる。

インサートリング５０，８６を軸方向で支持するためには、センタ部分６４に支持肩部１１７，１１９が形成されている。この支持肩部１１７，１１９には、インサートリング５０；８６の対応する環状端面が接触している。

図４には、同一の２つの圧力ブシュ６２，８８の構造が示されている。圧力ブシュ６２，８８は斜めに設定された半径方向肩部１１４を有するので、圧力ブシュ６２のインサートリング側の端区分は、接続部側の端区分よりも小さな直径を有する。圧力ブシュ６２の前記部分では、半径方向肩部１１４の上方（図４）に、シールリング１１６を備えた環状溝が形成されている。このシールリング１１６は、圧力ブシュ６２が挿入されている吐出通路４６の周壁に密に接触している。圧力ブシュ６２の接続部側の端区分は半径方向で少しだけ後退させられているので、吐出通路４６の前記周壁と、圧力ブシュ６２の外周面との間には環状ギャップ１１８が形成されている。この環状ギャップ１１８はシールリング１１６に対して間隔を置いて終わっていて、この範囲で拡張されて環状溝１２０を形成している。この環状溝１２０は圧力ブシュ６２に設けられた１つまたは複数の半径方向孔１２２を介して、吐出接続部Ｐにおける圧力によって負荷されている。したがって、この圧力は前記圧力ブシュ６２の、より大きな環状端面１２４を押圧する。図４で見て下側に位置する小さい方の環状端面１２６は、同じく吐出通路４６内の圧力もしくは高圧通路区分９２内の圧力によって負荷されている。斜めに設置された半径方向肩部１１４は、圧力ブシュ６２の小さい方の端区分の外周面と、吐出通路４６の周壁との間の環状のギャップ１２８を介して、ハウジング圧によって負荷されている。ハウジング圧は、ほぼタンク圧に相当し、ひいては高圧接続部Ｐにおける圧力よりも著しく小さく形成されている。これに相応して、圧力ブシュ６２は半径方向肩部１１４の面積に相当する面積差に基づいて半径方向内側に向かって高圧で押し込められているので、圧力ブシュ６２，８８は常に、対応するインサートリング５０；８６の方向に押圧されている。圧力ブシュ６２の、環状端面１２６を備えた端区分は、インサートリング５０に設けられた、対応する半径方向の嵌合収容部１３０内に嵌入しているので、インサートリング５０は周方向で位置固定されている。第２のインサートリング８６も、相応して形成されており、したがって第２のシールブシュもしくは第２の圧力ブシュ８８を介して位置固定されている。インサートリング５０，８６の半径方向のセンタリングは、インサートリング５０，８６のそれぞれ段付けされた周面を介して行われる。この周面はセンタ部分６４に設けられた、相応して段付けされたセンタリングウェブ１３２，１３４；１３６，１３８によって取り囲まれている。

次に、図５〜図８につき、両インサートリング５０，８６の詳細について説明する。図５および図６には、インサートリング５０が三次元の斜視図（図５）および対角線方向の断面図（図６）で図示されている。

図５から判るように、インサートリング５０は段付けされており、この場合、インサートリング５０は制御板側の肩部１４０と、反対の側の環状区分１４２とを備えている。環状区分１４２は制御板側の端区分である肩部１４０に比べて半径方向に後退させられている。段部面１４１は、図４につき説明したハウジング側の支持肩部１１７に軸方向で支持するために働き、全ての動力装置力を受け止める。環状区分１４２には、または両区分に跨がって、圧力ブシュ６２のための嵌合収容部１３０が形成されている。制御板側の端区分もしくは肩部１４０の端面は、制御板３０の、シリンダブロック１０とは反対の側の端面のための載置面１４４を形成している。この制御板３０のジオメトリ（幾何学的形状）に相応して、インサートリング５０の制御板側の端区分１４０には、図１につき既に説明した、インサートリング５０に形成された高圧通路区分５２および低圧通路区分５４の低圧側の開口範囲５８および高圧側の開口範囲５６が設けられている。したがって、具体的な実施形態では、ほぼキドニ形（腎臓形）に形成された３つの高圧側の開口範囲５６と、比較的大きなキドニ形の１つの低圧側の開口範囲５８とが形成されており、これらの開口範囲５６，５８のジオメトリ（幾何学的形状）は、制御板３０に設けられた吸入キドニポートもしくは吐出キドニポートに相応して形成されている。載置面１４４には、さらに位置固定孔１４６が開口している。この位置固定孔１４６内には、制御板３０に設けられた対応する突出部が進入するので、これら両構成エレメントは適正角度で位置決めされている。前で説明したように、制御板３０の軸方向のセンタリングは、転がり軸受け４２の外レースを介して行われる（図４参照）。

通路区分５２，５４の延在形状は、図６から良く判る。図６から判るように、両通路区分５２，５４はアングル状に形成されており、この場合、開口範囲５６，５８はそれぞれ軸方向で、制御板側の端区分１４０の載置面１４４に開口している。この実施形態では、通路区分５２，５４がアングル状に形成されている。なぜならば、このアキシャルピストンポンプ１が側方のＰ接続部およびＴ接続部を有するからである。単独ポンプが後側の接続部を有する場合には、通路区分５２，５４が、相応して真っ直ぐに一貫して延びるように形成されていてよい。

吐出接続部Ｐもしくは吸入接続部Ｔに向かって方向付けられた開口範囲は、半径方向で、制御板側の端区分１４０と、これに対して半径方向で後退させられた環状区分１４２との間の移行範囲において周壁に開口している。

既に説明したように、インサートリング５０に設けられた軸方向孔１１０は一方では拡張されて、転がり軸受け４２のための収容室６０を形成している。軸方向孔１１０の、収容室６０に続いた部分（図６で見て左側）は、半径方向で後退させられていて、転がり軸受け４２の外レースのための組込みスペースを軸方向で画定するための肩部１４８を形成している。この場合、この転がり軸受け４２は入力シャフト４に自由側軸受けとして形成されている。環状区分１４２の端面の範囲には、インペラ構成の場合では、既に図４につき説明したシールつば１０８が形成されている。このシールつば１０８はインペラホイール８４を所定の区分にわたって周方向で取り囲む。冒頭で説明したように、このようなインペラは、シングルポンプにおいてもダブルポンプにおいても構成されていてよい。しかし原理的には、両ポンプ構造はインペラなしでも実現可能である。チャージポンプなしの単独ポンプの場合には、インサートリング５０がシールつば１０８なしに形成されていてもよい。

インペラホイール８４のハブ１００は、既に前で説明したように、インサートリング５０に対して半径方向で遊びを持って形成されており、したがって入力シャフト４にしか案内されていない。

図７には、第２のユニット６８の、原理的に同様に形成された第２のインサートリング８６が図示されている。このインサートリング８６は相応して、制御板側の端区分１５０を有し、この制御板側の端区分１５０はキドニ形の吐出側の３つの開口範囲５６と、比較的大きな低圧側の１つの開口範囲５８と、位置固定孔１４６とを備えている。図７には、さらに第２のユニット６８の圧力ブシュ８８のための嵌合収容部１５２が示されている。この嵌合収容部１５２はインサートリング８６の環状区分１５４と端区分１５０との間の、半径方向に後退させられた移行範囲に開口している。これにより形成された段部１６３は、既に説明したように、図４に示した支持肩部１１９にインサートリング８６を軸方向で位置固定し、ひいては軸方向の動力装置力を支持するために働く。段部１６３は転がり軸受け４２のための組込みスペースを画定している。

図７には、吸引室Ｔに向かって開いた切欠き１５６も図示されている。圧力媒体はこの切欠き１５６を介してインペラホイール８４へ流れることができる。

インペラホイール側では、図８の断面図に示したように、環状区分１５４の端面に端面切欠きが形成されている。この端面切欠きの周壁はシールつば１５８を形成しており、このシールつば１５８はインペラホイール８４の所定区分を、シールギャップを持って取り囲んでいるので、シールつば１５８はチャージ圧範囲を吸引圧範囲から分離する。第２のインサートリング８６には軸方向孔１６０が設けられており、この軸方向孔１６０は制御板側の端区分１５０の範囲で拡張されていて、図４で見て右側の転がり軸受け１６４のための収容部１６２を形成している。それに対して、軸方向孔１６０の、収容部１６２に図面で見て左側に向かって続いている範囲は、半径方向で後退させられている。

図４から判るように、第２のインサートリング８６の環状区分１５４もしくは端区分１５０の両外周面１６６，１６８は、対応する環状のセンタリングウェブ１３６，１３８に接触している。同様にして、前で説明した第１のインサートリング５０もその外周面１７０，１７２のところで、センタリングウェブ１３２，１３４を介してセンタリングされている。支持肩部１１７，１１９はそれぞれ軸方向の力吸収のために働く。

第１のインサートリング５０の場合とほぼ同様に、第２のインサートリング８６の高圧側の通路区分５２はアングル通路として形成されていて、キドニ形の開口範囲５６を介して端区分１５０の端面もしくは載置面１４４に開口しており、それに対して接続部側の開口範囲はインサートリング８６の周壁に開口している。この移行範囲（１５４−１５０）には、既に図７につき説明した、圧力ブシュ８８のための嵌合収容部１５２も形成されている。低圧側の通路区分５４は端面側ではキドニ形の開口範囲５８に開口しており、他方では半径方向でインサートリング８６の周面範囲に開口している。

図９には、図１に示した実施形態の変化形におけるポット底部側の範囲が図示されている。図１に示した実施形態では、通路区分５２，５４がアングル状に形成されていて、対応する接続部Ｐ，Ｔに向かってインサートリング５０の周面範囲に開口しているので、相応してハウジング側の接続部Ｐ，Ｔも同じく半径方向に配置されている。図９に示した変化形では、低圧通路区分５４および高圧通路区分５２が入力シャフト４の軸線に対してほぼ平行に延びているので、通路区分５２，５４の、制御板３０から遠い方の端区分は、インサートリング５０の、図９で見て右側の端面１７６に開口している。このようなインサートリング５０は、ほぼ同軸的な通路案内に基づき、半径方向の開口範囲を備えたインサートリングよりも単純に製造されていてよい。

前で説明した実施形態では、インサートリング５０，８６および対応する制御板３０，１７４（図２および図４参照）が、別個の構成要素として形成されている。本発明の変化形では、制御板３０，１７４と、対応するインサートリング５０，８６とを一体に形成することもできる。このような改良形には、これら両構成要素の間の当付け範囲の比較的製作に手間のかかる加工を不要にすることができるという利点がある。さらに、制御板３０，１７４は、各シリンダブロック１０，７６の相応して凹面状に形成された端面に接触する際に球面状の切換制御面に沿って接触するが、この変化形には、この球面状の切換制御面の加工が、比較的コンパクトな、ひいては良好に加工可能な構成エレメントにおいて行われるという別の利点もある。

鋳造技術的に最適化されたハウジングであって、その底部に、圧力負荷に関して最適化されたインサートリングが形成されているハウジングを備えたアキシャルピストン機械が開示されている。さらに、このようなアキシャルピストン機械に用いられるインサートリングが開示されている。

１ アキシャルピストン機械
２ ポンプハウジング
４ 入力シャフト
６ 外側歯列
８ 別の外側歯列
１０ シリンダブロック
１２ シリンダ孔
１４ ピストン
１６ 作業室
１８ ピストンベース
２０ スライドシュー
２２ 斜板
２４ 当付け面
２６ 端面壁
２７ 通路
２８ 端面
３０ 制御板
３２ 吐出キドニポート
３４ 吸入キドニポート
３６ カバー
３８ ハウジング
４０ 転がり軸受け
４２ 転がり軸受け
４４ ポット底部
４６ 吐出通路
４８ 吸入通路
５０ インサートリング
５２ 高圧通路区分
５４ 低圧通路区分
５６ 開口範囲
５８ 開口範囲
５９ 段付き孔
６０ 収容室
６１ シャフト歯列
６２ 圧力ブシュ
６３ 収容部
６４ センタ部分
６５ 閉鎖カバー
６６ ユニット
６８ ユニット
７０ ハウジング壁
７２ ハウジング壁
７４ カバー
７６ シリンダブロック
７８ 入力シャフト
８０ カップリングブシュ
８２ チャージポンプ
８４ インペラホイール
８６ インサートリング
８８ 圧力ブシュ
９０ 吐出通路
９２ 高圧通路区分
９４ 制御板
９６ 吐出キドニポート
９８ 吸入キドニポート
１００ ハブ
１０１ 平らな面
１０２ 外側歯列
１０３ 平らな面
１０４ チャージ圧室
１０５ 低圧通路区分
１０６ 外側歯列
１０７ ギャップ
１０８ シールつば
１０９ ギャップ
１１０ 軸方向孔
１１１ シャフト段部
１１２ 端面切欠き
１１３ 嵌合部
１１４ 半径方向肩部
１１５ 位置固定リング
１１６ シールリング
１１７ 支持肩部
１１８ 環状ギャップ
１１９ 支持肩部
１２０ 環状溝
１２２ 半径方向孔
１２４ 環状端面
１２６ 環状端面
１２８ ギャップ
１３０ 嵌合収容部
１３２ センタリングウェブ
１３４ センタリングウェブ
１３６ センタリングウェブ
１３８ センタリングウェブ
１４０ 制御板側の肩部
１４１ 段部面
１４２ 環状区分
１４４ 載置面
１４６ 位置固定孔
１４８ 肩部
１５０ 制御板側の端区分
１５２ 嵌合収容部
１５４ 環状区分
１５６ 切欠き
１５８ シールつば
１６０ 軸方向孔
１６２ 収容部
１６３ 段部
１６４ 転がり軸受け
１６６ 外周面
１６８ 外周面
１７０ 外周面
１７２ 外周面
１７４ 制御板
１７６ 端面

図７には、第２のユニット６８の、原理的に同様に形成された第２のインサートリング８６が図示されている。このインサートリング８６は相応して、制御板側の端区分１５０を有し、この制御板側の端区分１５０はキドニ形の吐出側の３つの開口範囲５６と、比較的大きな低圧側の１つの開口範囲５８と、位置固定孔１４６とを備えている。図７には、さらに第２のユニット６８の圧力ブシュ８８のための嵌合収容部１５２が示されている。この嵌合収容部１５２はインサートリング８６の環状区分１５４と端区分１５０との間の、半径方向に後退させられた移行範囲に開口している。これにより形成された段部は、既に説明したように、図４に示した支持肩部１１９にインサートリング８６を軸方向で位置固定し、ひいては軸方向の動力装置力を支持するために働く。

インペラホイール側では、図８の断面図に示したように、環状区分１５４の端面に端面切欠きが形成されている。この端面切欠きの周壁はシールつば１５８を形成しており、このシールつば１５８はインペラホイール８４の所定区分を、シールギャップを持って取り囲んでいるので、シールつば１５８はチャージ圧範囲を吸引圧範囲から分離する。第２のインサートリング８６には軸方向孔１６０が設けられており、この軸方向孔１６０は制御板側の端区分１５０の範囲で拡張されていて、図４で見て右側の転がり軸受け１６４のための収容部１６２を形成している。それに対して、軸方向孔１６０の、収容部１６２に図面で見て左側に向かって続いている範囲は、半径方向で後退させられている。これにより形成された段部１６３は転がり軸受け１６４のための組込みスペースを画定している。

Claims (16)

1. アキシャルピストン機械であって、ポンプハウジング（２）を備え、該ポンプハウジング（２）内にシリンダブロック（１０，７６）が支承されており、該シリンダブロック（１０，７６）は、それぞれ１つの作業室（１６）を画定する多数のピストン（１４）を有し、該ピストン（１４）は、好ましくは調節可能な斜板（２２）に支持されており、前記作業室（１６）は、端面側で前記ポンプハウジング（２）内に配置された制御板（３０，１７４）を介して低圧通路と高圧通路とに交互に接続可能であり、前記シリンダブロック（１０，７６）は伝動シャフト（４，７８）に相対回動不能に結合されているアキシャルピストン機械において、ハウジング（２，３８）が、ほぼポット形に形成されていて、ポット底部（４４）を備えており、該ポット底部（４４）は、部分的にインサートリング（５０，８６）によって形成されており、該インサートリング（５０，８６）に前記伝動シャフト（４，７８）が支承されており、前記インサートリング（５０，８６）に高圧通路区分（５２）が形成されており、該高圧通路区分（５２）は、好ましくは軸方向の制御板側の開口範囲（５６）と、好ましくは半径方向または軸方向の高圧通路側の開口範囲とを有し、前記インサートリング（５０，８６）はデザイン、材料選択または製造方法によって圧力負荷に関して最適化されていることを特徴とするアキシャルピストン機械。
2. 前記インサートリング（５０，８６）はハウジング側の収容部（６３）内に挿入されており、該収容部（６３）の直径が、前記伝動シャフト（４，７８）の直径よりも著しく大きく形成されている、請求項１記載のアキシャルピストン機械。
3. 前記インサートリング（５０，８６）は鋳造部品、好ましくは窒化された鋳鋼部品、熱処理された球状黒鉛鋳鉄部品または鍛造部品であるか、または中実部分から切削加工により製造されている、請求項１または２記載のアキシャルピストン機械。
4. 前記インサートリング（５０，８６）に、半径方向および／または軸方向の開口範囲（５８）を備えた低圧通路区分（５４）が形成されている、請求項１、２または３記載のアキシャルピストン機械。
5. 前記高圧通路区分（５２）の半径方向の開口範囲に、圧力ブシュ（６２，８８）のための嵌合収容部（１３０，１５２）が形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のアキシャルピストン機械。
6. 前記圧力ブシュ（６２，８８）は、前記嵌合収容部（１３０，１５２）の方向に押圧力の合力が働くように段付けされている、請求項５記載のアキシャルピストン機械。
7. 前記圧力ブシュ（６２，８８）は、対応する前記インサートリング（５０，８６）の位置固定手段を形成している、請求項５または６記載のアキシャルピストン機械。
8. 前記制御板（３０，１７４）と前記インサートリング（５０，８６）とが一体に形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のアキシャルピストン機械。
9. 前記インサートリング（５０，８６）は、シャフト軸受け（４２，１６４）のための収容部（６０，１６２）を有する、請求項１から８までのいずれか１項記載のアキシャルピストン機械。
10. チャージポンプ（８２）を備え、該チャージポンプ（８２）を介して、低圧側で流入する圧力媒体がチャージ圧で加圧されるようになっている、請求項１から９までのいずれか１項記載のアキシャルピストン機械。
11. 前記伝動シャフト（４）にインペラホイール（８４）が案内されている、請求項１０記載のアキシャルピストン機械。
12. 前記チャージポンプ（８２）のインペラホイール（８４）が、少なくとも所定の区分にわたって１つのインサートリング（５０，８６）もしくは両インサートリング（５０，８６）と共にシールギャップを形成している、請求項１０または１１記載のアキシャルピストン機械。
13. 当該アキシャルピストン機械は、１つのハウジング内に収容された２つのシリンダブロック（１０，７６）を備えたダブルアキシャルピストン機械として形成されており、前記シリンダブロック（１０，７６）に少なくとも１つの伝動シャフト（４，７８）が対応配置されており、前記ダブルアキシャルピストン機械の各ユニット（６６，６８）に、請求項１から１２までのいずれか１項記載の１つのインサートリング（５０，８６）が対応配置されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のアキシャルピストン機械。
14. ２つの伝動シャフト（４，７８）を備え、両伝動シャフト（４，７８）はカップリングブシュ（８０）を介して互いに結合されている、請求項１３記載のアキシャルピストン機械。
15. 請求項１から１４までのいずれか１項記載のアキシャルピストン機械に用いられるインサートリングであって、高圧通路区分（５２）を備え、該高圧通路区分（５２）は端面側の開口範囲と、軸方向または半径方向の開口範囲（５６）とを有し、当該インサートリング（５０，８６）は鋳造部品または鍛造部品として製造されているか、または切削加工により製造されていることを特徴とする、アキシャルピストン機械に用いられるインサートリング。
16. 当該インサートリングの耐圧性が熱処理によって高められている、請求項１５記載のインサートリング。

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