本發(fā)明涉及一種靜液壓式軸向活塞機，其具有能在柱狀筒體的接收鉆孔中縱向移動的至少一個活塞，其中，所述活塞借助于由球體和球窩形缺口所構成的球關節(jié)連接部以鉸接式緊固在支撐元件上，其中，在所述活塞與所述支撐元件之間構造有靜液壓式卸載部。

背景技術：

已知的靜液壓式軸向活塞機在活塞與支撐元件之間進而在轉換功率的構件之間使用了球關節(jié)連接部。在被構造為斜盤機的軸向活塞機中，這類球關節(jié)連接部在活塞與作為支撐元件的滑座(gleitschuh)之間應用。在被構造為斜軸機的軸向活塞機中，這類球關節(jié)連接部在活塞與作為支撐元件的驅動法蘭之間應用。

在此情況下，活塞以沿著縱向能移動的方式布置在軸向活塞機的柱狀筒體的接收鉆孔中，其中，活塞和接收鉆孔構成了加載壓力的排擠空間。由排擠空間中的壓力在活塞上所施加的活塞力導致了球關節(jié)連接部中的高的擠壓和負載。為了平衡這些負載，已知的是，在活塞與支撐元件之間在球關節(jié)連接部中設置有靜液壓式卸載部。為此，活塞設有連接鉆孔，該連接鉆孔使活塞的排擠空間連接至球體與球關節(jié)連接部的球窩形缺口之間的球面間隙，從而排擠空間的壓力被導引到球關節(jié)連接部的球面間隙中。因此，在球關節(jié)連接部的球面間隙中構建了具有靜液壓式卸載力的靜液壓式卸載壓力場，該靜液壓式卸載壓力場平衡了活塞力。

為了能夠將球體插接到球窩形缺口中，需要將球體制造成具有比球窩形缺口的缺口半徑小的球體半徑。在此情況下，如果球體和球窩形缺口分別以理想幾何結構來制造(也就是球體和球窩形缺口分別被構造有球狀表面)，那么僅在極點中或在連接鉆孔的鉆孔尖端與球窩形缺口之間的接觸線上承載所述球體，該接觸線由生產(chǎn)制造所導致地構造在球體的表面中。從承載極點或承載接觸線起，球關節(jié)連接部中的球面間隙持續(xù)增大，從而在球關節(jié)連接部中無法構建出針對活塞力的靜液壓式卸載而言有效的靜液壓式卸載壓力場并且在球關節(jié)連接部的球面間隙上會發(fā)生了高的泄漏損失。由此，在理想幾何結構地制造的球體與球窩形缺口的情況下，活塞力以較小程度地靜液壓式卸載，該較小程度地靜液壓式卸載導致了球體與球窩形缺口之間的承載接觸線上的高擠壓，由此產(chǎn)生了球關節(jié)連接部中的高摩擦、球關節(jié)連接部的高損耗以及軸向活塞機的高損失。

為了實現(xiàn)增大的卸載壓力場進而對活塞力實現(xiàn)增大的靜液壓式卸載，已經(jīng)公知的是，將接觸線(球體借助該接觸線支撐在球窩形缺口中，并且球體載有該接觸線)朝著球窩形缺口的赤道方向移動并且為此相應地適配于球窩形缺口的形狀，其方式是，將球窩形缺口的缺口半徑朝向球窩形缺口的縱軸線側向錯位。如果被側向錯位的缺口半徑相對于球窩形缺口的縱軸線進而中軸線呈旋轉形式，則這類球窩形缺口的制造和生產(chǎn)能夠在車床上實現(xiàn)。借助在形狀方面適配的這類球窩形缺口能夠實現(xiàn)增大的靜液壓式卸載壓力場進而對活塞力實現(xiàn)增大的靜液壓式卸載以及能夠減少因泄漏造成的損失。但是，這類球窩形缺口的表面制造和生產(chǎn)是耗費且困難的，從而球關節(jié)連接部被耗費地制造且具有高的制造費用。此外，在這類球窩形缺口的情況下，靜液壓式卸載部的構建出的靜液壓式卸載壓力場是固定的。如果活塞以其縱軸線相對于缺口的縱軸線傾斜(這在軸向活塞機的運行中因原理造成會出現(xiàn))，那么由排擠空間中的壓力所導致的活塞法向力以不斷增加的傾斜角度從卸載壓力場的靜液壓式卸載力的方向移出，由此減少了活塞法向力通過靜液壓式卸載力所進行的按百分比計算的卸載。由此，在這類球窩形缺口的情況下，活塞相對于球窩形缺口的縱軸線的傾斜進而歪斜姿態(tài)會影響到通過靜液壓式卸載對活塞法向力所造成的卸載程度。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務是提供一種開頭所提到類屬的軸向活塞機，其中，球關節(jié)連接部能夠以小的制造耗費來制造，并且其中，活塞相對于球窩形缺口的歪斜姿態(tài)不會影響到通過靜液壓式卸載對活塞法向力的卸載程度。

該任務根據(jù)本發(fā)明通過如下方式來解決，即，所述球窩形缺口被構造為具有缺口半徑的球狀缺口，并且所述球體僅在所述球關節(jié)連接部的、布置在所述球狀缺口的赤道與極點之間的接觸區(qū)域中被構造為具有球體半徑的球體球窩部，并且所述球體的表面朝著所述球狀缺口的極點和赤道的方向相對于所述球體球窩部而言回縮。由此，根據(jù)本發(fā)明，球窩形缺口實施為理想幾何結構并具有球形的球狀表面，該表面具有缺口半徑。為了使接觸線(球體以該接觸線支撐在球窩形缺口中，并且球體載有該接觸線)朝著球窩形缺口的赤道方向移動，用以實現(xiàn)增大的靜液壓式卸載壓力場進而對活塞力實現(xiàn)增大的靜液壓式卸載，根據(jù)本發(fā)明將球體的形狀進行適配。由此，根據(jù)本發(fā)明，通過球體的已適配的形狀使接觸線朝著球窩形缺口的赤道方向移動，借助該接觸線使球體支撐在球窩形缺口中并且球體載有該接觸線。為此，球體根據(jù)本發(fā)明僅在球關節(jié)連接部的、布置在球狀缺口的赤道與極點之間的接觸區(qū)域中被構造為具有球體半徑的球體球窩部，并且球體的表面朝著球狀缺口的極點和赤道的方向相對于球體球窩部而言回縮。由此，球體僅在接觸區(qū)域中實施為理想幾何結構并僅在該接觸區(qū)域中具有球形的球狀表面，該表面具有球體半徑。由此，球體僅在接觸區(qū)域中被實施為具有球形表面的球層(kugelschicht)。朝著球狀缺口的極點和赤道方向，球體相對于理想幾何結構的球體形狀而言回縮。在根據(jù)本發(fā)明的球關節(jié)連接部的情況下實現(xiàn)了小的制造耗費，因為以理想幾何結構被實施為球面的球窩形缺口能夠被簡單制造和生產(chǎn)，并且因為接觸線的移動能夠通過球體的特殊形狀而建立。在此情況下，球體的特殊形狀能夠以簡單的方式來制造和生產(chǎn)(例如通過車削加工)，由此，根據(jù)本發(fā)明的球關節(jié)連接部被簡單地制造，這種簡單地制造能夠實現(xiàn)球關節(jié)連接部的小的制造耗費。在根據(jù)本發(fā)明的球關節(jié)連接部的情況下，靜液壓式卸載壓力場還關于活塞的縱軸線對稱。如果活塞以其縱軸線相對于缺口縱軸線傾斜(這在軸向活塞機中在軸向活塞機的運行中因原理造成會出現(xiàn))，那么活塞相對于球窩形缺口縱軸線的傾斜進而歪斜姿態(tài)不會影響到通過靜液壓式卸載對活塞法向力所造成的卸載程度。

根據(jù)本發(fā)明的有利的設計方案形式，球體朝著球狀缺口的極點和赤道的方向設有減少的球體半徑和切向過渡部。由此能夠以簡單的方式使球體的形狀在極點和赤道的范圍內(nèi)相對于接觸區(qū)域中所構成的理想幾何結構的球體形狀而言回縮。

適宜地，活塞為了球關節(jié)連接部的靜液壓式卸載而設有連接鉆孔，該連接鉆孔使排擠空間與球關節(jié)連接部相連接，該排擠空間由柱狀筒體的接收鉆孔與能在其中縱向移動的活塞所構成。由此能夠以簡單的方式將壓力從排擠空間導引到球關節(jié)連接部的球面間隙中，用以能夠構建出球關節(jié)連接部中的靜液壓式卸載壓力場和靜液壓式卸載力。

根據(jù)本發(fā)明的軸向活塞機可以根據(jù)本發(fā)明的有利設計方案形式被構造為斜盤機，其中，所述支撐元件被構造為滑座。

在此情況下，球體可以布置在活塞上，并且球窩形缺口可以布置在滑座上。

替換地，球體可以布置在滑座上，并且球窩形缺口可以布置在活塞上。

根據(jù)本發(fā)明的軸向活塞機可以根據(jù)本發(fā)明的替換且同樣有利的設計方案形式被構造為斜軸機，其中，支撐元件被構造為驅動法蘭。

在此情況下，球體適宜地布置在活塞上，并且球窩形缺口布置在驅動法蘭上。

附圖說明

本發(fā)明的其它優(yōu)點和細節(jié)借助于示意圖中所展示的實施例更加詳細地闡釋。在此：

圖1：以縱截面示出了根據(jù)本發(fā)明的靜液壓式軸向活塞機的第一實施方式；

圖2：以縱截面示出了根據(jù)本發(fā)明的靜液壓式軸向活塞機的第二實施方式；

圖3：示出了現(xiàn)有技術的軸向活塞機的球關節(jié)連接部；

圖4：示出了根據(jù)本發(fā)明的軸向活塞機的球關節(jié)連接部；

圖5a：在活塞未傾斜的情況下示出了圖4的帶有活塞法向力和靜液壓式卸載力的球關節(jié)連接部；以及

圖5b：在活塞傾斜的情況下示出了圖4的帶有活塞法向力和靜液壓式卸載力的球關節(jié)連接部。

具體實施方式

在圖1中以縱截面示出了呈斜盤結構方式的根據(jù)本發(fā)明的靜液壓式軸向活塞機1。

軸向活塞驅動機構1具有能繞著轉動軸線d轉動地布置的柱狀筒體2，該柱狀筒體2設有相對于轉動軸線d同中心地布置的多個接收鉆孔3，這些接收鉆孔3優(yōu)選由柱狀鉆孔形成，并且在這些接收鉆孔中分別能縱向移動地布置有活塞4。

柱狀筒體2沿著軸向方向以端面支撐在與殼體相固定的控制面5上，該控制面5被構造在盤形的控制底部6上，所述控制底部6被抗相對轉動地緊固在殼體7(或殼體7的相應殼體蓋7a)上?？刂频撞?為了控制壓力介質在由接收鉆孔3和活塞4所形成的排擠空間v中的輸入和輸出而設有腎形的控制缺口，這些控制缺口形成了進入接口8和排出接口9。進入接口8與殼體7(或殼體蓋7a)中的通道10連接。構造在殼體7(或殼體蓋7a)中的通道11連接至排出接口9。接收鉆孔3在柱狀筒體2的端側上分別設有優(yōu)選腎形的連接通道12，用以使由活塞4和接收鉆孔3所構成的排擠空間v在柱狀筒體2繞著轉動軸線d旋轉時交替地與進入接口8和排出接口9連接。

柱狀筒體2被中央鉆孔貫穿，該中央鉆孔構成了相對于轉動軸線d同中心地布置的缺口14，相對于轉動軸線d同中心地布置的驅動軸15通過該缺口被引導通過所述柱狀筒體2。驅動軸15借助于殼體7中的支承件16、17能轉動地支承。柱狀筒體2與該驅動軸15轉動同步，但是柱狀筒體2與該驅動軸15以能軸向移動的方式連接(例如借助于齒部18)。布置在缺口14中的彈簧19用于將柱狀筒體2靠壓到控制面5上。

這些驅動機構活塞4在從柱狀筒體2凸出來的區(qū)域中分別借助于構造為滑座21的支撐元件ae被支撐在相對于轉動軸線d傾斜地布置的、產(chǎn)生行程的行程盤20(例如斜盤)上。行程盤20可以被成型或緊固在殼體7上，其中，軸向活塞驅動機構1具有固定的排擠體積。但同樣可行的是：行程盤20借助于調節(jié)裝置(例如搖擺機構(schwenkwiege))在斜度方面能調節(jié)地構造，由此，軸向活塞驅動機構1具有能改變的排擠體積。

滑座21借助于構造為球狀關節(jié)的球關節(jié)連接部kv鉸接式緊固在相應的活塞4上。球關節(jié)連接部kv由球體k和中空球形的球窩形缺口ka構成。在圖1的實施例中，球體k布置在由滑座21構成的支撐元件ae上，并且球窩形缺口ka布置在活塞4上。

在活塞4與支撐元件ae之間構造有靜液壓式卸載部。為了使球關節(jié)連接部kv靜液壓式卸載，每個活塞4設有連接鉆孔vb，該連接鉆孔vb使活塞4的排擠空間v與球關節(jié)連接部kv連接。

滑座21與壓緊裝置25作用連接，該壓緊裝置25阻止了滑座21進而活塞4從行程盤20抬起。

在圖2中以縱截面示出了呈斜軸結構方式的根據(jù)本發(fā)明的靜液壓式軸向活塞機100。

構造為斜軸機的軸向活塞機100具有殼體102，在該殼體102中將設有驅動法蘭103的驅動軸104借助于支承裝置105以能繞著旋轉軸線d1轉動的方式支承。

以沿著軸向與驅動法蘭103相鄰的方式，在殼體102中布置有柱狀筒體107，所述柱狀筒體107能繞著轉動軸線d2轉動地布置并設有多個相對于柱狀筒體107的轉動軸線d2同中心地布置的接收鉆孔109，這些接收鉆孔109優(yōu)選由柱狀鉆孔構成，并且在這些接收鉆孔109中能縱向移動地分別布置有活塞110。

驅動軸104的轉動軸線d1與柱狀筒體107的轉動軸線d2相交于交點sp。

柱狀筒體107以端面靠置在設有控制面111的控制體112上，該控制體112被抗相對轉動地緊固在殼體102或者殼體102的相應殼體蓋102a上。

在控制體112的控制面111中，為了控制壓力介質在由接收鉆孔109和活塞110所形成的排擠空間中的輸入和輸出而構造有腎形的控制缺口，該控制缺口形成了軸向活塞機100的進入接口113和排出接口114。為了將由接收鉆孔109和活塞110所形成的排擠空間v與布置在控制體112中的控制缺口相連接，柱狀筒體107在每個接收鉆孔109上設有優(yōu)選腎形的連接通道115。

在圖2中示出的軸向活塞機1構造為具有恒定排擠體積的恒定機。在該恒定機中，柱狀筒體107的轉動軸線d2參照驅動軸104的轉動軸線d1的傾斜角度是固定的。但同樣可行的是：控制體112借助于調節(jié)裝置(例如擺動橇(schwenkschlitten))在斜度方面能調節(jié)地構造，由此，軸向活塞驅動機構1具有能改變的排擠體積。

柱狀筒體107支撐在通過球關節(jié)以鉸接方式與驅動法蘭103連接的承載銷軸120上，其中，在承載銷軸120上還支撐有彈簧121，該彈簧121將柱狀筒體107壓到設有控制面111的控制體112上。承載銷軸120與柱狀筒體107的轉動軸線d2同中心地布置并且布置在柱狀筒體107的相應接收鉆孔122中。

活塞110在從柱狀筒體107凸出的區(qū)域中分別以鉸接方式緊固在被構造為驅動法蘭103的支撐元件ae上。為此，在相應的活塞110與驅動法蘭103之間分別構造有被構造為球狀關節(jié)的球關節(jié)連接部kv。球關節(jié)連接部kv包括：驅動法蘭103的面向柱狀筒體107的端面中的中空球形的、球窩形缺口ka；和活塞110的設有球體k的球頭110a，其中，活塞110以球頭110a固定在所述球窩形缺口ka中。

在活塞110與支撐元件ae之間構造有靜液壓式卸載部。為了將球關節(jié)連接部kv靜液壓式卸載，每個活塞110設有連接鉆孔vb，該連接鉆孔vb使活塞110的排擠空間v與球關節(jié)連接部kv連接。

為了在圖2的軸向活塞機1的情況下使活塞110在軸向活塞機100的運行中防止從驅動法蘭103的接收殼ka掉出，設置有壓緊板135。壓緊板135借助于旋擰連接部136緊固在驅動法蘭103上。

圖3中示出了現(xiàn)有技術的軸向活塞機的球關節(jié)連接部kv。在圖3中，活塞110與驅動法蘭103之間的球關節(jié)連接部kv被示出為斜軸機的支撐元件ae。

為了能夠將布置在活塞110上的球體k插接到驅動法蘭103的球窩形缺口ka中，需要將球體k制造成具有比球窩形缺口ka的缺口半徑r2小的球體半徑r1。在圖3中，球體k和球窩形缺口ka分別制造成理想幾何結構，也就是說，球體k或球窩形缺口ka分別構造有球狀表面。通過球體k以及球窩形缺口ka的理想幾何結構，僅在極點p中或在連接鉆孔vb的鉆孔尖端與球窩形缺口ka之間的接觸線kl上承載所述球體k，該接觸線kl由生產(chǎn)制造所決定地構造在球體k的表面上。從承載極點p或承載接觸線kl起，球關節(jié)連接部kv中的球面間隙s持續(xù)變大，從而在球關節(jié)連接部kv中無法構建出針對活塞力的靜液壓式卸載而言有效的靜液壓式卸載壓力場并且在球關節(jié)連接部kv的球面間隙s上會發(fā)生高的泄漏損失。由此，球體k以理想幾何結構地制造并且球窩形缺口ka以理想幾何結構地制造的情況下，對活塞力實現(xiàn)了較小的靜液壓式卸載，該較小的靜液壓式卸載導致了球體k與球窩形缺口ka之間的承載接觸線kl上的高程度擠壓，由此產(chǎn)生了球關節(jié)連接部kv中的高摩擦、球關節(jié)連接部的高損耗和軸向活塞機的高損失。

在圖4中示出了根據(jù)本發(fā)明的軸向活塞機的球關節(jié)連接部kv。在圖4中，活塞110與驅動法蘭103之間的球關節(jié)連接部kv被示出為斜軸機的支撐元件ae?？衫斫獾氖牵簣D4的球連接部kv也可以在活塞4與滑座21之間被使用作為斜軸機的支撐元件ae。

在根據(jù)本發(fā)明的球關節(jié)連接部kv的情況下，球窩形缺口ka以理想幾何結構來制造和生產(chǎn)，也就是說，球窩形缺口ka具有球形的球狀表面，該表面具有缺口半徑r2。為了實現(xiàn)(與圖3相比)增大的靜液壓式卸載壓力場df進而對活塞力實現(xiàn)增大的靜液壓式卸載，在圖4中，接觸線kl朝著球窩形缺口ka的赤道aq方向移動，球體k以該接觸線kl支撐在球窩形缺口ka中，并且球體k載有該接觸線。為此，在圖4中，根據(jù)本發(fā)明，球體k的形狀是適配的。

球體k以如下方式生產(chǎn)和制造，即，僅在球關節(jié)連接部kv的接觸區(qū)域kb中，其中，球體k在該接觸區(qū)域kb中支撐在缺口ka中，(也就是說，在球狀缺口的赤道aq與極點p之間布置的接觸線kl的區(qū)域中)，球體k被構造為具有球體半徑r1的球體球窩部kk。由此，球體k僅在接觸區(qū)域kb中被構造為具有球體球窩部kk表面的球盤(kugelscheibe)并由此僅在接觸區(qū)域kb中以理想幾何結構來構造(也就是構造有球狀表面)。朝著球狀缺口ka的極點p和赤道aq的方向，球體k的形狀相對于球體球窩部kk的、由球體半徑r1構成的形狀而言回縮。為此，球體k朝著球狀缺口ka的極點p和赤道aq的方向設有相對于球體半徑r1減少的球體半徑r3、r4，這些球體半徑r3、r4具有相對于球體球窩部的切向過渡部。

借助這類在形狀方面適配的球體k能夠(如圖5a中所示)實現(xiàn)增大的靜液壓式卸載壓力場df進而實現(xiàn)增大的靜液壓式卸載力he以及減少了泄漏造成的損失，所述卸載力he與由排擠空間v中的壓力所造成的活塞法向力fk反作用。

在根據(jù)本發(fā)明的球關節(jié)連接部kv中，靜液壓式卸載壓力場df(如圖5a中所示)布置成關于活塞10的縱軸線l2對稱。如果活塞110(如圖5a中所示)以其縱軸線l2相對于缺口ka的縱軸線l1傾斜，那么由此實現(xiàn)了：活塞110相對于球窩形缺口ka的縱軸線l1的傾斜進而傾斜角度α不會影響到通過卸載壓力場df的合成靜液壓式卸載力he對活塞法向力fk所造成的卸載程度。由此，在圖4、5a和5b的根據(jù)本發(fā)明的球關節(jié)連接部kv中，活塞110相對于球窩形缺口ka的縱軸線l1的傾斜進而歪斜姿態(tài)不會影響到通過球關節(jié)連接部kv的靜液壓式卸載對活塞法向力fk所造成的卸載程度。由此減少了球關節(jié)連接部kv中的擠壓，從而減少了摩擦、減少了損耗并且減少了損失。此外能夠提高了設有根據(jù)本發(fā)明的球關節(jié)連接部kv的軸向活塞機1、110的功率密度，其中，在活塞4、110直徑相同的情況下能夠減少了球關節(jié)連接部kv的直徑。

在根據(jù)本發(fā)明的球關節(jié)連接部kv的情況下，球窩形缺口ka以理想幾何結構被構造為球狀缺口并能夠以簡單方式來制造和生產(chǎn)。具有用于產(chǎn)生朝向缺口ka的赤道aq移動的接觸線kl的適配形狀的球體k同樣能夠以簡單方式并以小的制造耗費通過簡單的外部加工(例如通過車削加工)被制造和生產(chǎn)，從而根據(jù)本發(fā)明的球關節(jié)連接部kv以小的制造耗費和小的生產(chǎn)耗費被簡單制造。

根據(jù)本發(fā)明的軸向活塞機1、100可以被構造為泵或馬達。

根據(jù)本發(fā)明的軸向活塞機1能夠被構造為具有固定排擠體積的恒定機或被構造為具有能改變排擠體積的調節(jié)機。