DE102012006292A1

DE102012006292A1 - Hydrostatic axial piston machine

Info

Publication number: DE102012006292A1
Application number: DE201210006292
Authority: DE
Inventors: Andreas Illmann; David Breuer; Michael Gaumnitz; Marcus Simon; Joerg Dantlgraber; Joerg Weingart
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2013-10-02
Also published as: WO2013143860A2; WO2013143860A3

Abstract

Offenbart ist eine hydraulische Axialkolbenmaschine mit einer Mehrzahl von Zylindern, in denen jeweils ein balliger Kopf eingesetzt ist. Dessen Längsachse ist zu einer Zylinderlängsachse um einen Schwenkwinkel schwenkbar oder drehbar. Je nach Maschinenkonzept ist der Schwenkwinkel über eine Verstellvorrichtung der Maschine einstellbar oder es handelt sich um eine Konstantmaschine, bei der der Schwenkwinkel fest ist. Am Innenmantel des Zylinders benachbart zum Kopf ist ein einseitiger Mantelabschnitt mit Arbeitsdruck des Zylinders beaufschagbar. Erfindungsgemäß wird also der Innenmantel des Zylinders nicht gleichmäßig vollumfänglich sondern ungleichmäßig mit Arbeitsdruck beaufschlagt. Über den einseitigen Mantelabschnitt erfolgt die Einleitung der Querkraft über das Arbeitsdruckmittel des Zylinders statt über eine linienförmige Anpressung zwischen Kopf und Innenmantel des Zylinders.Disclosed is a hydraulic axial piston machine with a plurality of cylinders, in each of which a crowned head is inserted. Whose longitudinal axis is pivotable about a pivot angle or rotatable to a cylinder longitudinal axis. Depending on the machine concept, the swivel angle can be adjusted via an adjusting device of the machine or it is a constant machine in which the swivel angle is fixed. On the inner surface of the cylinder adjacent to the head, a one-sided shell portion is beaufschagbar with working pressure of the cylinder. According to the invention, therefore, the inner shell of the cylinder is not uniformly uniformly but unevenly acted upon by working pressure. About the one-sided shell section, the introduction of the transverse force on the working pressure of the cylinder cylinder takes place via a linear contact pressure between the head and inner shell of the cylinder.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a hydrostatic axial piston machine according to the preamble of patent claim 1.

Aus dem Stand der Technik sind Axialkolbenmaschinen bekannt, die eine Mehrzahl von Zylinder-Kolben-Einheiten aufweisen. Dabei ergibt sich in den Zylinder-Kolben-Einheiten eine Abwinklung, die dem Schwenkwinkel der Maschine entspricht. Bei den gattungsgemäßen Maschinen sind entweder die Zylinder gegenüber einer gemeinsamen zylinderseitigen Scheibe oder die Kolben gegenüber dem jeweiligen Zylinder abgewinkelt. Dem entsprechend ergibt sich zwischen jedem Zylinder und einem jeweiligen im Zylinder aufgenommene Kopf eine Abwinklung, die dem Schwenkwinkel der Maschine entspricht. Der Durchmesser des Kopfes entspricht dem Durchmesser des Zylinders. Durch den Umlauf der Zylinder-Kolben-Einheiten ergibt sich im Betrieb eine stetige Schwenkbewegung zwischen dem Kopf und dem Zylinder.Axial piston engines are known from the prior art, which have a plurality of cylinder-piston units. This results in the cylinder-piston units an angling, which corresponds to the tilt angle of the machine. In the generic machines, either the cylinders are angled relative to a common cylinder-side disk or the piston relative to the respective cylinder. Accordingly, there is an angling between each cylinder and a respective head received in the cylinder, which corresponds to the swivel angle of the machine. The diameter of the head corresponds to the diameter of the cylinder. The circulation of the cylinder-piston units results in operation a continuous pivotal movement between the head and the cylinder.

Die Druckschriften US 4,776,257 und DE 10 2007 011 441 A1 zeigen jeweils eine Axialkolbenmaschine mit einzelnen Zylinderhülsen. Dabei sind entweder die Kolben schräg zu den Zylinderhülsen oder die Zylinderhülsen schräg zu den Kolben angestellt. An den Kolbenköpfen sind Dichtungen vorgesehen.The pamphlets US 4,776,257 and DE 10 2007 011 441 A1 each show an axial piston machine with individual cylinder sleeves. In this case, either the piston obliquely to the cylinder sleeves or the cylinder sleeves are employed obliquely to the piston. Seals are provided on the piston heads.

Insbesondere bei großen Schwenkwinkeln wird der Kolbenkopf oder die daran befestigte Dichtung als Kugelabschnitt ausgebildet. Damit ergibt sich, dass ein Äquator des Kugelabschnitts in Anlage mit einer kreisförmigen Berührlinie der Zylinderwand ist. Im Betrieb der Axialkolbenmaschine ändern der Äquator an der Dichtung und die Berührlinie in der Zylinderwand stetig ihre Lage.In particular, with large swivel angles of the piston head or attached seal is formed as a spherical section. This results in that an equator of the ball portion is in contact with a circular line of contact of the cylinder wall. During operation of the axial piston engine, the equator at the seal and the contact line in the cylinder wall steadily change their position.

Nachteilig an derartigen Axialkolbenmaschinen ist, dass über die kreisförmige Berührlinie der Zylinderwand und über den Äquator des Kugelabschnitts eine Querkraft übertragen werden muss. Wenn zum Beispiel die Maschine als Motor betrieben wird und der Zylinder mit Arbeitsdruck beaufschlagt wird, wird der Kolbenkopf seitlich an die Zylinderwand gedrängt und dort mit jedem Hub verschoben. Dadurch entstehen Reibungsverluste zwischen den Zylindern und den Kolben. Beim Anfahren des Motors ergeben sich hohe Losbrechkräfte.A disadvantage of such axial piston machines is that a transverse force must be transmitted via the circular contact line of the cylinder wall and over the equator of the ball section. If, for example, the engine is operated as an engine and the cylinder is subjected to working pressure, the piston head is pushed laterally against the cylinder wall and is displaced there with each stroke. This results in friction losses between the cylinders and the pistons. When starting the engine, high breakaway forces result.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine hydrostatische Axialkolbenmaschine zu schaffen, bei der die Querkraftübertragung zwischen Zylinder und einem darin aufgenommenem abgewinkeltem balligen Kopf (z. B. Kolbenkopf) mit verminderten Reibungsverlusten möglich ist.On the other hand, the invention is based on the object of providing a hydrostatic axial piston machine in which the transverse force transmission between the cylinder and an angled crowned head (eg piston head) received therein is possible with reduced friction losses.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydrostatische Axialkolbenmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a hydrostatic axial piston machine having the features of patent claim 1.

Die erfindungsgemäße hydrostatische Axialkolbenmaschine hat eine Mehrzahl von Zylindern, in denen jeweils ein balliger Kopf eingesetzt ist. Dessen Längsachse ist zu einer Zylinderlängsachse um einen Schwenkwinkel schwenkbar oder drehbar. Je nach Maschinenkonzept ist der Schwenkwinkel über eine Verstellvorrichtung der Maschine einstellbar oder es handelt sich um eine Konstantmaschine, bei der der Schwenkwinkel fest ist. Am Innenmantel des Zylinders benachbart zum Kopf ist ein einseitiger Mantelabschnitt mit Arbeitsdruck des Zylinders beaufschagbar. Erfindungsgemäß wird somit der Innenmantel des Zylinders nicht gleichmäßig vollumfänglich sondern ungleichmäßig mit Arbeitsdruck beaufschlagt. Über den einseitigen Mantelabschnitt erfolgt die Einleitung der Querkraft über das Arbeitsdruckmittel des Zylinders statt über eine linienförmige Anpressung zwischen Kopf und Innenmantel des Zylinders. Damit ist eine Axialkolbenmaschine geschaffen, bei der die Querkraftübertragung zwischen Zylinder und einem darin aufgenommenen abgewinkelten Kopf mit verminderten Reibungsverlusten möglich ist.The hydrostatic axial piston machine according to the invention has a plurality of cylinders, in each of which a crowned head is inserted. Whose longitudinal axis is pivotable about a pivot angle or rotatable to a cylinder longitudinal axis. Depending on the machine concept, the swivel angle can be adjusted via an adjusting device of the machine or it is a constant machine in which the swivel angle is fixed. On the inner surface of the cylinder adjacent to the head, a one-sided shell portion is beaufschagbar with working pressure of the cylinder. According to the invention, therefore, the inner shell of the cylinder is not uniformly uniformly but unevenly acted upon by working pressure. About the one-sided shell section, the introduction of the transverse force on the working pressure of the cylinder cylinder takes place via a linear contact pressure between the head and inner shell of the cylinder. Thus, an axial piston machine is provided in which the transverse force transmission between the cylinder and an angled head received therein with reduced friction losses is possible.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.Further advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.

Insbesondere, wenn vergleichsweise große Schwenkwinkel ermöglicht werden müssen, kann der Kopf ein Kugelabschnitt sein.In particular, if comparatively large pivot angles have to be made possible, the head can be a spherical section.

Bei einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine ist zwischen dem Innenmantel des Zylinders und dem Kopf eine Dichtung angeordnet, die ebenfalls um den Schwenkwinkel mit dem Kopf schwenkbar oder drehbar ist. Damit steht die Dichtung immer senkrecht zur Kopflängsachse. Dadurch gibt die Dichtung den einseitigen Mantelabschnitt frei und begrenzt ihn.In a first variant of the axial piston according to the invention, a seal is arranged between the inner shell of the cylinder and the head, which is also pivotable about the pivot angle with the head or rotatable. Thus, the seal is always perpendicular to the head longitudinal axis. As a result, the seal releases the unilateral skirt portion and limits it.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Außenrand der Dichtung zwischen einer Kreisform und einer Ellipsenform veränderbar. Ein Durchmesser der Kreisform entspricht einem Durchmesser des Innenmantels des Zylinders, und die Ellipsenform ist größer als die Kreisform.In a preferred embodiment, an outer edge of the seal between a circular shape and an ellipse shape is variable. A diameter of the circular shape corresponds to a diameter of the inner shell of the cylinder, and the ellipse shape is larger than the circular shape.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist die Dichtung elastisch. In einem entspannten Zustand beziehungsweise im ausgebauten Zustand weist die Dichtung eine maximale Ellipsenform auf. Diese kann größer als die Ellipsenform im eingebauten Zustand sein, wenn die Dichtung im eingebauten maximal verschwenkten Zustand elastisch zusammengedrückt ist. In einem eingebauten und maximal gespannten Zustand weist die Dichtung die Kreisform auf.In a preferred embodiment, the seal is elastic. In a relaxed state or in the expanded state, the seal has a maximum elliptical shape. This can be larger than the elliptical shape in the installed state, when the seal is elastically compressed in the installed maximum pivoted state. In a built-in and maximum tensioned state, the seal has the circular shape.

Zur Befestigung der Dichtung am Kopf und zur Ermöglichung der elastischen Verformung zwischen Kreisform und Ellipsenform kann der Kopf einen ersten Nutabschnitt benachbart zum Mantelabschnitt und einen dem ersten Nutabschnitt gegenüber liegende zweiten Nutabschnitt aufweisen. Dann kann die Dichtung in ihrer Kreisform in die Nutabschnitte abschnittsweise eintauchen. Die beiden Nutabschnitte können auch zu einer um den Kopf umlaufenden Nut weitergebildet sein, und die Dichtung kann vollumfänglich in die Nut eingesetzt sein. For attachment of the seal on the head and to enable the elastic deformation between the circular shape and ellipse shape, the head may have a first groove portion adjacent to the skirt portion and a second groove portion opposite the first groove portion. Then the seal in its circular shape in the groove sections can dip in sections. The two groove sections can also be developed to form a circumferential groove around the head, and the seal can be fully inserted into the groove.

Die Dichtung kann aus Kunststoff bestehen und auf den Kopf aufgespritzt sein. Als Kunststoff wird ein Elastomer bevorzugt.The seal can be made of plastic and be sprayed on the head. As the plastic, an elastomer is preferred.

Bei einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine ist der Kugelabschnitt schwenkbar oder drehbar in einem Ring aufgenommen, der zwischen dem Kugelabschnitt und dem Innenmantel angeordnet ist. Der Kugelabschnitt bildet mit dem Ring ein Kugelgelenk, und der Ring bildet mit dem Zylinder ein Schubgelenk. Der Ring hat eine Vielzahl radialer Durchgangsbohrungen, die den Anlagebereich des Kugelabschnitts mit dem Ring mit einem Ringspalt verbinden, der zwischen dem Ring und dem Innenmantel des Zylinders gebildet ist. Der einseitige Mantelflächeabschnitt wird dadurch im Ringspalt hergestellt, begrenzt und insbesondere mit Arbeitsdruck beaufschlagt, dass mehrere Durchgangsbohrungen, die einseitig am Ring angeordnet sind, über eine kreisförmige Steuerkante des Kugelabschnitts aufgesteuert werden. Der Kugelabschnitt ist vorzugsweise eine Halbkugel.In a second variant of the axial piston machine according to the invention, the ball portion is pivotally or rotatably received in a ring which is arranged between the ball portion and the inner shell. The ball portion forms a ball joint with the ring, and the ring forms a sliding joint with the cylinder. The ring has a plurality of radial through holes connecting the abutment portion of the ball portion with the ring with an annular gap formed between the ring and the inner surface of the cylinder. The one-sided lateral surface portion is thereby produced in the annular gap, limited and in particular acted upon by working pressure, that a plurality of through holes, which are arranged on one side of the ring, are controlled by a circular control edge of the ball portion. The ball portion is preferably a hemisphere.

Bei einem besonders bevorzugten Anwendungsfall ist die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine ein Motor. Dabei wird der einseitige Mantelabschnitt mit Arbeitsdruck des Zylinders beaufschlagt, um ein Abriebsdrehmoment einer Abtriebswelle zu erzeugen.In a particularly preferred application, the axial piston engine according to the invention is a motor. In this case, the one-sided shell portion is acted upon by working pressure of the cylinder to produce an abrasion torque of an output shaft.

Bei einer Ausgestaltung der Axialkolbenmaschine sind deren Zylinder von jeweiligen einzelnen Zylinderhülsen gebildet, die jeweils an dem Kopf um den Schwenkwinkel schwenkbar gelagert ist. Dabei entfällt ein Verschieben des Kopfes relativ zur Zylinderhülse. Der Kopf und die Zylinderhülse bilden (lediglich) ein Kugelgelenk zum Schwenken des Zylinderhülse. Ein jeweiliger Kolben ist an einem dem Kopf gegenüber liegenden Endabschnitt in die Zylinderhülse verschiebbar eingesetzt.In one embodiment of the axial piston machine whose cylinders are formed by respective individual cylinder sleeves, which is mounted in each case pivotally on the head about the pivot angle. This eliminates a displacement of the head relative to the cylinder sleeve. The head and the cylinder sleeve form (only) a ball joint for pivoting the cylinder sleeve. A respective piston is slidably inserted into the cylinder sleeve at an end portion opposite the head.

Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Axialkolbenmaschine sind die Köpfe an einem jeweiligen Kolben ausgebildet, wobei der Kolben im Zylinder verschiebbar ist. Damit fällt die Kopflängsachse mit einer Kolbenlängsachse zusammen.In another preferred embodiment of the axial piston machine, the heads are formed on a respective piston, wherein the piston is displaceable in the cylinder. Thus, the head longitudinal axis coincides with a piston longitudinal axis.

Im Folgenden werden anhand der Figuren verschiede Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben.In the following, various embodiments of the invention will be described in detail with reference to FIGS.

Es zeigenShow it

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Axialkolbenmotors in einer seitlichen schematischen Darstellung, 1 A first embodiment of an axial piston motor according to the invention in a lateral schematic representation,

2 eine Zylinder-Kolben-Einheit eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in einer seitlichen schematischen Darstellung, 2 a cylinder-piston unit of a second embodiment of an axial piston according to the invention in a lateral schematic representation,

3 eine Zylinder-Kolben-Einheit eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in einer seitlichen schematischen Darstellung und 3 a cylinder-piston unit of a third embodiment of an axial piston according to the invention in a lateral schematic representation and

4 eine Zylinder-Kolben-Einheit eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in einer seitlichen schematischen Darstellung. 4 a cylinder-piston unit of a fourth embodiment of an axial piston according to the invention in a lateral schematic representation.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Axialkolbenmotors in einer seitlichen geschnittenen schematischen Darstellung. Im Innern eines Gehäuses 1 ist eine Mehrzahl von Zylinder-Kolben-Einheiten (z. B. sechs Einheiten) auf einer Kreisbahn angeordnet, von denen in der Figur nur zwei Einheiten dargestellt sind. Im Gehäuse 1 sind ein Hochdruckanschluss HD und ein Niederdruckanschluss ND ausgebildet. Diese sind über jeweilige Kanäle mit jeweils einer kreisbogenförmigen Anschlussniere (nicht näher gezeigt) verbunden, von denen eine Anschlussniere oberhalb der Zeichenebene und die andere Anschlussniere unterhalb der Zeichenebene liegt. Die beiden Anschlussnieren stehen mit einer der Anzahl der Zylinder-Kolben-Einheiten entsprechenden Anzahl von Durchgangsausnehmungen 2 in Wirkverbindung, die gleichmäßig auf einer Kreisbahn eines scheibenartigen ersten Rotors 4 verteilt angeordnet sind, und im Betrieb an den beiden Anschlussnieren vorbeilaufen. Der Rotor 4 ist über eine hydrostatische Gleitlagerung axial und über ein Wälzlager 6 radial im Gehäuse 1 gelagert. 1 shows a first embodiment of an axial piston according to the invention in a lateral sectional schematic representation. Inside a case 1 For example, a plurality of cylinder-piston units (eg, six units) are arranged on a circular path, of which only two units are shown in the figure. In the case 1 a high pressure port HD and a low pressure port ND are formed. These are connected via respective channels, each with a circular arc-shaped connection kidney (not shown in detail), of which one connecting kidney is above the plane of the drawing and the other connecting kidney is below the plane of the drawing. The two connecting kidneys are provided with a number of through-holes corresponding to the number of cylinder-piston units 2 in operative connection, evenly on a circular path of a disc-like first rotor 4 distributed, and run in operation at the two Anschlussnieren. The rotor 4 is via a hydrostatic slide bearing axially and via a rolling bearing 6 radially in the housing 1 stored.

In axialer Verlängerung jeder Durchgangsausnehmung 2 ist über eine Verbindungshülse 8 ein erster Kugelabschnitt 9 befestigt. Die Verbindungshülsen 8 haben gegenüber dem jeweiligen ersten Kugelabschnitt 9 einen etwas verringerten Durchmesser. Auf prinzipiell ähnliche Weise ist an einem zum ersten Rotor 4 angestellten zweiter Rotor 10 eine entsprechende Mehrzahl Durchgangsausnehmungen 12 vorgesehen, wobei benachbart zu jeder Durchgangsausnehmung 12 am zweiten Rotor 10 ein Hohlkolben 14 befestigt ist, an dessen Endabschnitt ein jeweiliger zweiter Kugelabschnitt 16 angeordnet ist. Auch die Hohlkolben 14 haben gegenüber dem jeweiligen Kugelabschnitt 16 einen etwas verringerten Durchmesser. Die Durchgangsausnehmungen 12 sind einer hydrostatischen Gleitlagerung des zweiten Rotors 10 zugeordnet.In the axial extension of each passage recess 2 is over a connecting sleeve 8th a first sphere section 9 attached. The connection sleeves 8th have opposite the respective first ball section 9 a slightly reduced diameter. In a basically similar way is on one to the first rotor 4 employed second rotor 10 a corresponding plurality of passage recesses 12 provided, wherein adjacent to each through-hole 12 on the second rotor 10 a hollow piston 14 is attached, at its end portion a respective second ball portion 16 is arranged. Also the hollow pistons 14 have opposite the respective ball section 16 a slightly reduced diameter. The passage recesses 12 are a hydrostatic sliding bearing of the second rotor 10 assigned.

Um die Kugelabschnitte 9, 16 ist jeweils eine Zylinderhülse 18 als Begrenzung eines Arbeitsraumes 20 angeordnet. Dabei weisen beide Kugelabschnitte 9, 16 exakt den gleichen Durchmesser auf, der dem Innendruchmesser der Zylinderhülse 18 entspricht. Durch geeignete z. B. am Außenumfang der Zylinderhülsen 18 angeordnete Maßnahmen (nicht gezeigt) wird verhindert, dass diese im Betrieb von den ersten Kugelabschnitten 9 abgezogen werden.Around the ball sections 9 . 16 each is a cylinder sleeve 18 as a limitation of a workspace 20 arranged. Both have ball sections 9 . 16 exactly the same diameter, the inner diameter of the cylinder sleeve 18 equivalent. By suitable z. B. on the outer circumference of the cylinder sleeves 18 arranged measures (not shown) will prevent these in operation of the first ball sections 9 subtracted from.

Die Kommutierung, also die abwechselnde Verbindung der Arbeitsräume zum Hochdruck- und zum Niederdruckanschluss HD, ND des Axialkolbenmotors, erfolgt durch die oben beschriebenen (nicht gezeigten) Anschlussnieren und durch die ersten Kugelabschnitte 9. Der erste Rotor 4 ist axial verschiebbar an einer Triebwelle 24 befestigt und radial gelagert. Die axiale Lagerung des Rotors 4 gegenüber dem Gehäuse 1 übernimmt eine hydrostatische Gleitlagerung, die mit der Kommutierung zusammengeführt ist. Die Trennung von radialer und axialer Last ermöglicht eine sehr präzise Abstimmung der axialen Entlastung hin zu 100% Entlastungsgrad und damit eine sehr reibungsarme Abstützung.The commutation, ie the alternating connection of the working spaces to the high-pressure and low-pressure connection HD, ND of the axial-piston motor, takes place through the above-described connecting kidneys (not shown) and through the first ball sections 9 , The first rotor 4 is axially displaceable on a drive shaft 24 attached and stored radially. The axial bearing of the rotor 4 opposite the housing 1 adopts a hydrostatic slide bearing, which is combined with the commutation. The separation of radial and axial load allows a very precise adjustment of the axial relief to 100% degree of relief and thus a very low-friction support.

Der zweite Rotor 10 wird von einem Triebflansch oder von einer Triebwelle 4 über einen Kardan 26 mitgenommen. Die ungleichförmige Drehübertragung, die einem Kardangelenk innewohnt, wird durch die beidseitigen Kugelabschnitte 9, 16 der Zylinder-Kolben-Einheiten ausgeglichen. Ebenfalls ausgeglichen wird die auf den zweiten Rotor 10 bezogene Ellipsenbahn von den Mittelpunkten der kolbenseitigen Kugelabschnitte 9, 16. Damit ist das System vollständig bestimmt, im Gegensatz zur Schrägachsenmaschine mit Kegelkolben mit unbestimmter Zylindermitnahme gemäß dem Stand der Technik. Der zweite Rotor 10 wird ebenfalls über eine hydrostatische Entlastung von einer Verstelllinse 28 entkoppelt.The second rotor 10 is from a drive flange or from a drive shaft 4 over a gimbal 26 taken. The non-uniform rotation transmission, which is inherent in a universal joint, by the two-sided ball sections 9 . 16 balanced cylinder-piston units. Also balanced on the second rotor 10 related elliptical orbit from the midpoints of the piston-side ball sections 9 . 16 , Thus, the system is completely determined, in contrast to the oblique axis machine with conical piston with indefinite cylinder involvement according to the prior art. The second rotor 10 is also via a hydrostatic discharge from an adjustment lens 28 decoupled.

Eine jeweilige Zylinderlängsachse 30 ist gegenüber einer jeweiligen Längsachse 32 des ersten Kugelabschnitts 9 schräg angestellt. Dabei entspricht ein Winkel der Schrägstellung dem Schwenkwinkel der Axialkolbenmaschine. An jedem ersten Kugelabschnitt 9 ist eine umlaufende Dichtung 34 befestigt, die erfindungsgemäß stets senkrecht zur Längsachse 32 des Kugelabschnitts 9 steht. Daraus ergibt sich, dass am Innenmantel jeder Zylinderhülse 18 (in 1 jeweils oben) ein etwa sichelförmiger einseitiger Mantelabschnitt 36 gebildet ist. Das Bezugszeichen 36 weist dabei auf den Teil des jeweiligen Mantelabschnitts 36, der sich durch die geschnittene Darstellung der Zylinderhülsen 18 ergibt. Damit ist eine jeweilige Querkraft der Zylinder-Kolben-Einheiten, die zur Bildung eines Abtriebdrehmoments der Triebwelle 24 nötig ist, gegenüber dem Stand der Technik vergleichmäßigt. Die jeweilige Querkraft ergibt sich erfindungsgemäß aus dem Arbeitsdruck jeder Zylinder-Kolben-Einheit, der über den jeweiligen einseitigen Mantelabschnitt 36 (in 1) nach oben wirkt. Dabei sind insbesondere die Querkräfte derjenigen Zylinder-Kolben-Einheiten drehmomentbildend, die in 1 unterhalb oder oberhalb der Zeichenebene angeordnet sind.A respective cylinder longitudinal axis 30 is opposite to a respective longitudinal axis 32 of the first ball section 9 tilted. An angle of the inclined position corresponds to the swivel angle of the axial piston machine. At every first ball section 9 is a circumferential seal 34 attached, the invention always perpendicular to the longitudinal axis 32 of the ball section 9 stands. It follows that on the inner shell of each cylinder sleeve 18 (in 1 each above) an approximately crescent-shaped one-sided shell section 36 is formed. The reference number 36 points to the part of the respective shell section 36 which is characterized by the cut representation of the cylinder sleeves 18 results. This is a respective lateral force of the cylinder-piston units, the formation of an output torque of the drive shaft 24 is necessary, compared with the prior art uniformed. The respective lateral force results according to the invention from the working pressure of each cylinder-piston unit, via the respective one-sided shell section 36 (in 1 ) works upwards. In particular, the transverse forces of those cylinder-piston units are torque-forming in 1 are arranged below or above the plane of the drawing.

2 zeigt eine Zylinder-Kolben-Einheit eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in einer seitlichen schematischen Darstellung. Im Zylinder 118 ist ein Kugelabschnitt 109 eines Kolbens 114 aufgenommen, wobei eine Zylinderlängsachse 130 gegenüber einer Längsachse 132 des Kolbens 114 angestellt ist. Die Anstellung ergibt sich dadurch, dass der Kolben 114 über einen Kolbenfuß 140 an einer Schrägscheibe 142 der Axialkolbenmaschine abgestützt ist, wobei die Schrägscheibe 142 zur Erzeugung der Hubbewegung des Kolbens 114 gegenüber der Zylinderlängsachse 130 angestellt ist. 2 shows a cylinder-piston unit of a second embodiment of an axial piston according to the invention in a lateral schematic representation. In the cylinder 118 is a sphere section 109 a piston 114 taken, with a cylinder longitudinal axis 130 opposite a longitudinal axis 132 of the piston 114 is employed. The employment results from the fact that the piston 114 over a piston foot 140 on a swash plate 142 the axial piston machine is supported, wherein the swash plate 142 for generating the stroke movement of the piston 114 opposite the cylinder longitudinal axis 130 is employed.

Erfindungsgemäß ist eine Dichtung 134 am Kugelabschnitt 109 befestigt, die sich stets senkrecht zur Längsachse 132 des Kolbens 114 ausrichtet. Dazu hat die Dichtung 134 in der in 2 gezeigten Momentaufnahme eine elliptische Form. Dadurch ergibt sich am Innenmantel des Zylinders 118 ein einseitiger Mantelabschnitt 136, dessen eine Seite in 2 in dreieckiger Form erscheint. Dieser Mantelabschnitt 136 ist nicht vollumfänglich mit dem Arbeitsdruck des Zylinders 118 beaufschlagt, sondern im Wesentlich in 2 im oberen Bereich der Zylinders 118. Damit ergibt sich gegenüber dem Stand der Technik eine vergleichmäßigte Einleitung der Querkraft, die gemäß dem Stand der Technik über eine strichförmige Berührung zwischen dem Kugelabschnitt 109 und dem Zylinder 118 erfolgen würde.According to the invention is a seal 134 at the ball section 109 attached, which is always perpendicular to the longitudinal axis 132 of the piston 114 aligns. The seal has to do that 134 in the in 2 shown snapshot an elliptical shape. This results in the inner shell of the cylinder 118 a one-sided shell section 136 whose one page is in 2 appears in triangular form. This coat section 136 is not complete with the working pressure of the cylinder 118 but essentially in 2 in the upper area of the cylinder 118 , This results in comparison to the prior art, a uniform initiation of the transverse force, which according to the prior art via a line-shaped contact between the ball portion 109 and the cylinder 118 would be done.

Erfindungsgemäß ist dazu eine hydraulische Gesamtkraft 144 gegenüber dem Stand der Technik derart vorteilhaft verändert, dass sie stets senkrecht zur Kolbenlängsachse 132 ausgerichtet ist. Dies wird dadurch erreicht, dass die Dichtung 134 stets senkrecht zur Längsachse 132 des Kolbens 114 ausgerichtet wird. Erfindungsgemäß wird keine Querkraft über den Kugelabschnitt 109 auf den Zylinder 118 übertragen.According to the invention, this is a total hydraulic power 144 compared to the prior art changed so advantageous that they are always perpendicular to the piston longitudinal axis 132 is aligned. This is achieved by the seal 134 always perpendicular to the longitudinal axis 132 of the piston 114 is aligned. According to the invention no transverse force on the ball portion 109 on the cylinder 118 transfer.

3 zeigt eine Zylinder-Kolben-Einheit eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine. Dieses entspricht weitgehend dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 2. Abweichend vom zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Dichtung 234 geschnitten dargestellt. Die Dichtung 234 ist in eine umlaufende Nut 246 des Kugelabschnitts 109 eingesetzt. Die Dichtung 234 ist derart elastisch ausgebildet, dass sie einerseits die in 3 gezeigte elliptische Form annehmen kann und andererseits in eine Kreisform zusammengedrückt werden kann. Die Kreisform entspricht dem Innendurchmesser des Zylinders 118 und etwa dem Außendurchmesser des Kugelabschnitts 109. Die Größe der Ellipsenform ergibt sich in Abhängigkeit der Schrägstellung der Schrägscheibe 142 und damit der Längsachse 132 des Kolbens 114. Erfindungsgemäß wird keine Querkraft über den Kugelabschnitt 109 auf den Zylinder 118 übertragen. Stattdessen wird gemäß dem mit Bezug zur 2 erläuterten Prinzip die drehmomentbildende Querkraft über den Mantelabschnitt 136 eingeleitet. 3 shows a cylinder-piston unit of a third embodiment of an axial piston according to the invention. This corresponds largely to the second embodiment according to 2 , Deviating from the second embodiment is a seal 234 shown cut. The seal 234 is in a circumferential groove 246 of the ball section 109 used. The seal 234 is designed so elastic that on the one hand the in 3 shown elliptical shape and on the other hand can be compressed in a circular shape. The circular shape corresponds to the inner diameter of the cylinder 118 and about the outer diameter of the ball portion 109 , The size of the elliptical shape results depending on the inclination of the swash plate 142 and thus the longitudinal axis 132 of the piston 114 , According to the invention no transverse force on the ball portion 109 on the cylinder 118 transfer. Instead, according to the reference to 2 explained principle, the torque-forming transverse force on the shell section 136 initiated.

4 zeigt eine Zylinder-Kolben-Einheit eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine. Der Kolben 114 hat eine Halbkugel 309, die eine kreisförmige Steuerkante 334 hat. Die Halbkugel 309 ist in einen Ring 348 eingesetzt, der dazu eine konzentrische Ausnehmung in Form eines Kugelabschnitts hat. Zwischen einem kreiszylindrischen Außenumfang des Rings 348 und der Innenwand des Zylinders 318 ist ein Ringspalt 350 vorgesehen. Somit ist zwischen der Halbkugel 309 und dem Ring 348 ein Kugelgelenk gebildet, während zwischen dem Ring 348 und dem Zylinder 318 ein Schubgelenk gebildet ist. 4 shows a cylinder-piston unit of a fourth embodiment of an axial piston machine according to the invention. The piston 114 has a hemisphere 309 which has a circular control edge 334 Has. The hemisphere 309 is in a ring 348 used, which has a concentric recess in the form of a spherical section. Between a circular cylindrical outer circumference of the ring 348 and the inner wall of the cylinder 318 is an annular gap 350 intended. Thus, between the hemisphere 309 and the ring 348 a ball joint formed while between the ring 348 and the cylinder 318 a sliding joint is formed.

Der Ring 348 weist eine Vielzahl von feinen radialen Durchgangsbohrungen 352 auf. Diese werden an ihrem jeweiligen innen liegenden Endabschnitt durch die Halbkugel 309 verschlossen und geöffnet. Durch die Schrägstellung der Schrägscheibe 142 und damit der Längsachse 132 des Kolbens 114 steht auch die umlaufende Steuerkante 334 schräg im Inneren des Rings 348, so dass (in 4) oben mehr Durchgangsbohrungen 352 geöffnet sind, als (in 4) unten. Durch diese ungleichmäßige Verteilung der geöffneten Durchgangsbohrungen 352 wird beim vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Mantelabschnitt 336 erzeugt, dessen maximale Ausdehnung b entlang der Zylinderlängsachse 130 dargestellt ist. Dadurch wird erfindungsgemäß die Übertragung der drehmomentbildenden Querkraft vom Kolben 114 an den Zylinder 318 über eine hydrostatische Lagerung zwischen dem Ring 348 und dem Zylinder 318 vergleichmäßigt.The ring 348 has a variety of fine radial through holes 352 on. These are at their respective inner end portion of the hemisphere 309 closed and opened. Due to the inclination of the swashplate 142 and thus the longitudinal axis 132 of the piston 114 is also the circumferential control edge 334 diagonally inside the ring 348 , so that (in 4 ) above, more through holes 352 are open when (in 4 ) below. Due to this uneven distribution of the open through holes 352 In the fourth embodiment of the invention, the shell portion 336 generated, the maximum extent b along the cylinder longitudinal axis 130 is shown. As a result, according to the invention, the transmission of the torque-forming transverse force from the piston 114 to the cylinder 318 via a hydrostatic bearing between the ring 348 and the cylinder 318 uniform.

Insbesondere bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 2 bis 4, bei denen der jeweilige Kolben 114 entlang der Zylinderlängsachse 130 bewegt wird, wird durch diese Vergleichmäßigung der Verschleiß verringert.In particular, in the embodiments according to the 2 to 4 in which the respective piston 114 along the cylinder longitudinal axis 130 is moved, the wear is reduced by this homogenization.

Offenbart ist eine hydrostatische Axialkolbenmaschine mit einer Mehrzahl von Zylindern, in denen jeweils ein balliger Kopf eingesetzt ist. Dessen Längsachse ist zu einer Zylinderlängsachse um einen Schwenkwinkel schwenkbar oder drehbar. Je nach Maschinenkonzept ist der Schwenkwinkel über eine Verstellvorrichtung der Maschine einstellbar oder es handelt sich um eine Konstantmaschine, bei der der Schwenkwinkel fest ist. Am Innenmantel des Zylinders benachbart zum Kopf ist ein einseitiger Mantelabschnitt mit Arbeitsdruck des Zylinders beaufschagbar. Erfindungsgemäß wird also der Innenmantel des Zylinders nicht gleichmäßig vollumfänglich sondern ungleichmäßig mit Arbeitsdruck beaufschlagt. Über den einseitigen Mantelabschnitt erfolgt die Einleitung der Querkraft über das Arbeitsdruckmittel des Zylinders statt über eine linienförmige Anpressung zwischen Kopf und Innenmantel des Zylinders.Disclosed is a hydrostatic axial piston machine with a plurality of cylinders, in each of which a spherical head is inserted. Whose longitudinal axis is pivotable about a pivot angle or rotatable to a cylinder longitudinal axis. Depending on the machine concept, the swivel angle can be adjusted via an adjusting device of the machine or it is a constant machine in which the swivel angle is fixed. On the inner surface of the cylinder adjacent to the head, a one-sided shell portion is beaufschagbar with working pressure of the cylinder. According to the invention, therefore, the inner shell of the cylinder is not uniformly uniformly but unevenly acted upon by working pressure. About the one-sided shell section, the introduction of the transverse force on the working pressure of the cylinder cylinder takes place via a linear contact pressure between the head and inner shell of the cylinder.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 4776257 [0003]
DE 102007011441 A1 [0003]

Claims

Hydrostatic axial piston machine with a plurality of cylinders ( 18 ; 118 ; 318 ), in each of which a crowned head ( 9 ; 109 ; 309 ), wherein a head longitudinal axis ( 32 ; 132 ) to a cylinder longitudinal axis ( 30 ; 130 ) is pivotable or rotatable about a pivot angle, characterized in that on the inner surface of the cylinder ( 18 ; 118 ; 318 ) adjacent to the head ( 9 ; 109 ; 309 ) a one-sided shell section ( 36 ; 136 ; 336 ) with working pressure of the cylinder ( 18 ; 118 ; 318 ) is beaufschagbar.

Axial piston machine according to claim 1, wherein the head ( 9 ; 109 ; 309 ) a ball section ( 9 ; 109 ; 309 ).

Axial piston machine according to claim 1 or 2, wherein between the inner shell and the head ( 9 ; 109 ) a seal ( 34 ; 134 ; 234 ) arranged with the head ( 9 ; 109 ) is pivotable or rotatable.

Axial piston machine according to claim 3, wherein an outer edge of the seal ( 34 ; 134 ; 234 ) is variable between a circular shape and an ellipse shape.

Axial piston machine according to claim 4, wherein the seal ( 34 ; 134 ; 234 ) is elastic and in a relaxed state has a maximum elliptical shape, while in a tensioned state has the circular shape.

Axial piston machine according to claim 4 or 5, wherein the head has a first groove portion adjacent to the shell portion and a second groove portion opposite the first groove portion, wherein the seal is immersed in its circular shape in the groove portions in sections.

Axial piston machine according to one of claims 3 to 5, wherein the seal consists of plastic and is sprayed onto the head.

Axial piston machine according to claim 2, wherein the ball portion ( 309 ) pivotable or rotatable in a ring ( 348 ) having a plurality of radial through holes ( 352 ), which has a contact area of the ball section ( 309 ) with the ring ( 348 ) with one between the ring ( 348 ) and the inner shell formed annular gap ( 350 ), wherein the one-sided lateral surface section ( 336 ) in the annular gap ( 350 ) can be acted upon by working pressure that through-holes ( 352 ) on one side over the ball section ( 309 ) are aufsteuerbar.

Axial piston machine according to one of the preceding claims, which is a motor, wherein the one-sided shell section ( 36 ) with working pressure of the cylinder ( 18 ) is beaufschagbar to generate a torque.

Axial piston machine according to one of the preceding claims, wherein the cylinders of respective cylinder sleeves ( 18 ) are formed, and wherein each cylinder sleeve ( 18 ) on the head ( 9 ) is pivotally mounted.

Axial piston machine according to one of claims 1 to 9, wherein the heads on a respective piston ( 114 ) are formed, wherein the piston ( 114 ) in the cylinder ( 118 ; 318 ) is displaceable, and wherein the head longitudinal axis ( 132 ) with a piston longitudinal axis ( 132 ) coincides.