调节活塞和调移装置
阅读说明：本技术 调节活塞和调移装置 (Adjusting piston and adjusting and moving device ) 是由 B·许恩 于 2020-09-29 设计创作，主要内容包括：公开了一种用于静液压的调移装置的调节活塞,所述调节活塞具有至少一个密封和引导单元,所述密封和引导单元能够装入到调节活塞的由两个区域构成的圆周凹部中并且引起调节活塞的引导和密封的改进。同样公开了一种调移装置,该调移装置构造有这样的调节活塞。(An adjusting piston for a hydrostatic displacement device is disclosed, which has at least one sealing and guiding unit that can be inserted into a circumferential recess of the adjusting piston, which is formed by two regions, and which results in an improvement in the guiding and sealing of the adjusting piston. An adjusting and displacing device is likewise disclosed, which is designed with such an adjusting piston.)
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于静液压的调移装置（Verstelleinrichtung）的调节活塞和一种根据权利要求11所述的调移装置。
背景技术
由现有技术已知如下一种调节活塞，所述调节活塞可纵向移动地容纳在调节缸中并且因此构成静液压的调移装置，所述调移装置甚至在调移装置的尺寸小的情况下也能够产生大的调节力。如果可由调节活塞枢转的调节元件偏心地铰接，则调节活塞在其在调节缸中的引导中不仅经受轴向力而且经受横向于此作用的径向力或横向力。与之相应地，调节活塞必须在其缸中可靠地、倾斜稳定地被引导。同时，所提出的任务是可靠地密封由调节缸中的调节活塞所限定的调节压力腔室。
对于具有可调移的柱塞容积的柱塞机来说，由现有技术已知用于密封和引导装置的多件式的解决方案，其满足上面所提及的要求。因此，例如Bosch-Rexroth数据页RDE92003-84-P/03.2016说明了一种呈斜盘结构形式的具有可调移的柱塞容积和调移装置的轴向活塞泵，其中双重作用的调节活塞布置在调节缸中。在此，调节活塞的密封和其在调节缸中的引导在功能上分开地通过如下单个元件进行，所述单个元件容纳在缸的内周面中并且与活塞的外周面处于密封的引导的接触之中。密封元件在此是“压力有效的”，也就是说，一个能够径向向内变形的唇部被在调节压力腔室中存在的调节压力压向调节活塞的外周面。引导元件具有相对大的轴向延伸度，使得活塞得到倾斜稳定性。替代地，密封和引导装置也可以布置在活塞侧或杆侧。各个元件在此通过装配布置在合适的槽中，该槽轴向地保持这些元件。这种解决方案的缺点是，对于每个密封和引导装置要装配多达三个元件，这意味着高的材料和装配耗费。此外，由于部件的数量可能有装配错误。在使用烧结元件、特别是具有聚四氟乙烯部分的烧结元件的情况下，在装配之后还需要进行校准。
由DE 10 2017 211 750 A1 已知一种所述类型的用于静液压的调移装置的调节活塞。所述调节活塞具有如下外周面，该外周面被设计为密封套环的密封和引导装置包围，通过所述密封和引导装置，所述调节活塞在调节缸中能够倾斜稳定地并且能够轴向移动地得到引导并且能够密封所述调节活塞与所述调节缸之间的间隙。密封和引导单元保持在所述调节活塞上并且构造为一体的结构并且因此具有双重功能，也就是说所述密封和引导单元在所述调节缸中引导调节活塞并且使所述调节活塞相对于所述调节缸得到密封。
在DE 10 2017 219 361 A1 中描述了上述密封套环的制造。相应地，构成密封和引导单元的密封套环首先作为环形盘片存在并且然后借助于扩宽装置来扩宽，其中环形盘片折成锥形形状。随后，在另外的扩宽级中扩宽密封套环的内直径，直至达到所希望的内直径并且环形盘片被再变形为锥形或套筒形状。然后借助于压缩装置将密封套环安装在调节活塞上，其中将密封套环置于其标称直径。
前面所描述的调节活塞的缺点是，调节活塞上的横向力承受受到限制并且调节活塞与调节缸之间的摩擦提高。
发明内容
与此相对地，本发明的任务在于提供一种调节活塞（在其中改进了对于横向力的引入）和一种带有这种调节活塞的调移装置。
该任务通过具有权利要求1的特征的调节活塞或者通过具有权利要求11的特征的调移装置来实现。
本发明的有利的改进方案在各个从属权利要求中进行描述。
用于静液压的调移装置的根据本发明的调节活塞、尤其是用于调移具有可变的工作容积的静液压的柱塞机的柱塞容积的调节活塞具有外周面，所述外周面由密封和引导单元包围。密封和引导单元布置在调节活塞的外周面的圆周凹部的区域中。通过所述密封和引导单元，所述调节活塞能够在所述静液压的调移装置的调节缸中以倾斜稳定的方式并且以能够轴向移动的方式得到引导。密封和引导单元设计用于密封在调节活塞的外周面和调节缸的内周面之间的间隙。根据本发明，调节活塞的圆周凹部被分成两个区域，其中，构造有用于承受横向力的第一区域和用于承受轴向力的第二区域。
与所引用的现有技术相反，圆周凹部的底部如此构造，从而在第二区域中构造有凸起，而第一区域如此设计，使得其在承受横向力方面被优化。此外，通过划分成两个区域，实现了摩擦特别小的密封和引导。特别有利的是，与现有技术相比，滞后显著地得到改善。
具有密封/引导部的调节活塞的最大直径相对于现有技术减小。第二区域的高的圆周凹部的直径较小，因此压缩工具可以较小。在校准密封和引导元件和松弛密封和引导材料之后，产生相对于现有技术更小的密封直径，这导致明显更小的摩擦和因此更小的滞后。
圆周凹部的第一区域优选布置在圆周凹部的底部的背离压力腔室的一侧上并且通过一个相对宽的、相对于圆周凹部的底部径向提高的用于承受横向力的引导区域构成。通过该引导区域可以将横向力通过大的面从调节活塞引入到壳体孔中。由此，引导区域中的面负荷相对于由现有技术已知的解决方案明显减小。
通过在第一区域中的相对宽的引导区域，密封和引导单元在负载下的径向变形和在运行中的磨损相对于现有技术中已知的解决方案明显减小。
优选地，第一区域中的径向尺寸是这样的，即在安装密封和引导装置之后形成调节活塞直径的0.01%至0.25%的中心间隙。
第二区域优选布置在圆周凹部的面向压力腔室的一侧上。
在本发明的一种改进方案中，引导区域在第一区域中的轴向伸展范围比凸起在第二区域中的轴向伸展范围要大多倍。
已证实为特别有利的是，密封和引导单元一体式地构成。
有利地，凸起在第二区域中阶梯状地构造。换言之，在调节活塞的径向方向上观察，最靠近第一区域的第一凸起构造得明显小于最靠近圆周凹部的压力腔室侧的端部的最后一个凸起。
从第一区域和第二区域之间的分离区域出发，凸起的直径优选朝圆周凹部的压力腔室侧的端部增加。
优选地，密封和引导单元至少局部地与圆周凹部的区域直接接合。密封和引导单元形锁合地与第二区域的凸起中的至少一个、尤其是与所有凸起并且特别优选不与第一区域中的引导区域接合。因此，凸起部分地后部嵌合密封和引导单元的圆周面，该圆周面面向调节活塞的外周面，其方式是，其被压入到密封和引导单元中和/或嵌入到密封和引导单元的凹部中，所述凹部与凸起对置地布置。
在一种改进方案中，如此构造所述凸起，使得所述凸起承受作用到所述密封和引导单元上的轴向力并且确保调节活塞与调节缸之间的密封。凸起的端面区段与密封和引导单元接合并且因此承受作用到密封和引导单元上的力、尤其是轴向力并且将其导出到调节活塞中。
在此特别优选的是，所述凸起以从调节活塞观察最大的径向延伸度（下面也称为最大凸起）至少以密封和引导单元的初始厚度的40%以上、优选直至42%在重新装配的状态下侵入到该密封和引导单元中。
通过主要承受轴向力的第二区域的这种成形结合主要承受横向力的第一区域的前述设计方案，在与密封和引导单元的配合作用下避免了在调节活塞与调节缸之间的密封区域中的间隙，该间隙可能导致不密封性。通过降低在负载下的变形、例如由于作用的横向力引起的变形并且通过降低磨损，也防止在面向压力的一侧上的最大凸起超过密封和引导单元的材料厚度的55%地侵入到该密封和引导单元中并且由此在结构上受到损坏。
在一种改进方案中，密封和引导单元的回弹由材料决定地如此设计，使得在安装密封和引导单元（这也称为校准）之后构成低摩擦的密封直径。对于调节活塞与调节缸之间的小的摩擦来说决定性的是，调节活塞的最大直径在与密封和引导单元相结合的情况下仅仅最小地大于调节缸的孔直径。因此，在减小摩擦的情况下获得足够的密封性。该密封直径例如最大比调节缸的孔直径要大0.5%。密封和引导装置被设计成使得通过在室温下校准产生密封和引导直径。
校准套筒可以用于将密封和引导单元安装到调节活塞上。该直径比调节缸的孔直径要小至少0.3%。为了能够在室温下以保护材料的方式校准密封和引导单元，引导直径主要由第一区域内的外圆周凹部的直径的尺寸以及密封和引导单元的材料厚度或壁厚形成，而不是由校准时的密封形成。也就是说，引导直径位于第一区域中并且小于在第二区域中的密封直径。
特别优选的是，分别在圆周凹部的第一和第二区域的端部区段中，调节活塞的直径小于在第一区域的引导区域中的直径。因此，在密封和引导单元与圆周凹部的底部之间构成如下腔室，该腔室在密封和引导单元与调节活塞之间延伸。密封和引导单元的材料中的固有应力将该密封和引导单元拉入这样构成的腔室中并且在密封和引导单元的端部上、即在面向和背离压力腔室的端部区段上分别构成如下倒角，该倒角在调节活塞运动时引起润滑楔的构造，这进一步减小调节活塞与调节缸之间的摩擦。
附图说明
下面借助于具有调节活塞的调移装置的实施例更为详细地阐述本发明。其中示出：
图1示出了调移装置的剖面图；
图2示出了调移装置的细节图，并且
图3示出了凸起的细节图。
具体实施方式
图1示出了具有局部地示出的静液压的调移装置2的调节活塞1的调节缸1a。调节活塞1具有两个环绕的外周面4，所述外周面分别在调节活塞1的肩部区域中具有密封和引导单元6，所述密封和引导单元布置在调节活塞1的相应的圆周凹部8上或中。密封和引导单元6设计为密封套环并且优选根据开头所提及的DE 10 2017 219 361 A1中公开的方法由环形盘片制成。该密封和引导单元优选由含氟塑料构成，尤其由PTFE构成。这种材料具有良好的滑动和密封特性。关于制造方法的其他细节参考上面提及的文献。
调节活塞1沿着纵轴线19可移动地在双重作用地构造的调节缸1a的主区段3中被引导，该调节缸与待调移的柱塞机的壳体构造为一体的或者可安置到该壳体上。调节缸1a的端侧的封闭部通过盖10形成。
在所述调节活塞1的（在图1中右边示出的）一侧上，将弹簧组5布置在所述调节活塞1的与所述调节缸1a的第一压力腔室11处于压力介质连接之中的弹簧腔室中。为了调移枢转角，压力腔室11可以用调节压力加载。与壳体固定的销7沿着纵轴线19穿过调节缸1a的盖10的底部引导并且固定在其上。盖10的轴套状的区段沿轴向方向延伸到主区段3中，从而调节活塞1部分地沉入到盖10中并且两个密封和引导单元6中的一个沿着盖10的轴套状的区段的内周面引导调节活塞1。
被销7穿过的压力腔室11部分地通过盖10限定并且如上所述与调节活塞1的弹簧腔室处于压力介质连接之中并且在此相对于未被加载压力的区密封，弹簧组5容纳在所述弹簧腔室中。（在图1中位于右边的）密封和引导单元6布置在调节活塞1和盖10之间的间隙中。如上所述，在调节活塞1的（在图1左边）远离压力腔室11的一侧设置有一个配属于第二压力腔室21的密封和引导单元6，该密封和引导单元具有与上述密封套环相同的结构。
在限定弹簧组5的情况下，支撑盘片13和支撑盘片15可移动地布置在压力腔室11中的销7上。在以调节压力加载压力腔室11时，所述调节活塞1通过轴向力FA （根据图1中的图示向左）运动。所述支撑盘片13在这个运动时保持位置固定，而所述支撑盘片15克服所述弹簧组5的弹簧力被所述调节活塞1带动。
在给第二压力腔室21加载以调节压力时，调节活塞1通过轴向力克服图1中所示的FA向右运动。支撑盘片13在此由调节活塞1克服弹簧组5的弹簧力运动并且支撑盘片15位置固定地保持在销7上，所述销也称为调节杆。因此，可以在两个方向上同样地调移柱塞单元。
如在开头所提及的、根据DE 10 2017 211 750 A1的技术水平中所述，待调移的柱塞机的调移销9与如下滑块接合，所述滑块在一侧嵌入到调节活塞1的圆周槽中。通过调节压力加载，通过调节活塞1移动所述调移销9，这引起对所连接的在此未示出的静液压的柱塞机的柱塞容积的调移。
所述弹簧组5的弹簧力反向于在调移时起作用的轴向力、比如轴向力FA起作用，并且在没有施加调节压力时将所述调节活塞1返回置入到其（在图1中示出的）中间位置中。
通过调移销9的一侧偏心的位置，在调节活塞1上出现横向力FQ。两个密封和引导单元6有助于，使得调节活塞1在主区段3的区域中和在盖10的区域中倾斜稳定地得到引导。
两个分别被设计为密封套环的密封和引导单元6具有小的壁厚并且套环形或套筒形地容纳在调节活塞1的外周面4的与此协调的圆周凹部8中。借助于附图2对密封和引导单元6、其位置、功能和定位进行详细描述。
图2示出了根据图1限定的细节A，其中，可以看到围绕（在图1中右边的）密封和引导单元6的局部。所述盖10和调节缸1a的主区段3形成如下内周面24，该内周面包围调节活塞1的外周面4。在两个周面4、24之间构造有间隙12。根据图2，为了清楚起见，该间隙被过大地示出。在该位置上不仅将调节活塞1的限定间隙12的外侧称为外周面4，而且该外周面也包括如下圆周凹部8，在该圆周凹部中布置有密封和引导单元6。
如前所述，两个密封和引导单元6分别通过环形盘片的扩宽和压缩而构造成具有小的壁厚的套环形并且分别围绕调节活塞1的圆周凹部8布置 /布置在调节活塞1的圆周凹部8中（在图1中仅与压力腔室11相邻的圆周凹部设有附图标记8）。其分别相应于所配属的密封和引导单元6这样设计，使得所述密封和引导单元在轴向方向上相互间隔开地具有第一区域14和第二区域16。第二区域16具有在轴向方向上彼此间隔开的圆周凸起18a、18b、18c，这些圆周凸起在下面被称为凸起18a、18b、18c并且从圆周凹部8的底部34出发在径向方向上延伸。凸起18a、18b、18c的数量在此不限于在此所示的三个凸起18a、18b、18c。不仅可考虑更少的、而且可考虑更大数量的凸起。
密封和引导单元6能够具有相应于凸起18a、18b、18c的圆周凹部，所述圆周凹部能够局部地容纳凸起18a、18b、18c。优选地，两个密封和引导单元6 （密封套环）的圆周面面状地（光滑地）不带凹部地构造，其中，凸起18a、18b、18c压入到圆周壁部中，从而使得凸起18a、18b、18c径向沉入到密封和引导单元6中。同样可考虑在密封和引导单元6中具有圆周凹部的混合形式，所述圆周凹部在其径向延伸度上小于凸起18a、18b、18c，从而组合所述沉入和压入操作。与上述实施方式的类型无关，凸起18a、18b、18c以轴向后部嵌合的方式与密封和引导单元6接合。
凸起18a、18b、18c沿由压力腔室11中的调节压力引起的轴向力FA的方向观察是不同大小的，其中，与第一区域14最远地布置的第一凸起18c大于第二凸起18b，该第二凸起大于最靠近第一区域14布置的最小凸起18a。因此，凸起18a、18b、18c成阶梯状布置，或者在轴向力FA （参见图2）的方向上变小地布置。因此，密封和引导单元6通过凸起18a、18b、18c的端面区段22（在该图示中仅最大凸起18c的一个端面区段设有附图标记）被固定以防止相对于调节活塞1的外周面4沿轴向方向移动。
在图3中示出了圆周凹部8的细节图。调节活塞1的每个圆周凹部8的第一区域14具有如下引导区域20，密封和引导单元6安放在该引导区域上。与第二区域16中的凸起18a、18b、18c不同，在引导区域20与密封和引导单元6之间不存在接合或者后部嵌合。通过面积大的引导区域20，经由密封和引导单元6作用到调节活塞1上的横向力FQ能够比通过由现有技术已知的解决方案的情况明显更好地予以承受和分配。
引导区域20具有径向延伸度d、以下也称为高度d，该径向延伸度明显小于轴向延伸度a、以下也称为长度a。在端部区段26的区域中构造有如下腔室40，该腔室一方面通过圆周凹部8的端面36并且另一方面通过引导区域20并且在圆周侧上通过底部34来限定。在另一端部区段28中构造有相应的腔室41，所述腔室一方面通过端面38、另一方面通过凸起18c并且在圆周侧通过底部34来限定。不仅凸起18a、18b、18c而且引导区域20在径向方向上从底部34中延伸出来。
最小凸起18a的径向延伸度Da大于由引导区域20形成的支座的径向延伸度d并且大于凸起18a、18b、18c的轴向延伸度b。径向延伸度Dc比径向延伸度Db大，并且其比径向延伸度Da大。在凸起18a、18b、18c上构造的端面区段22在轴向上后部嵌合在此未示出的密封和引导单元6的区段。所述端面区段22承受作用到密封和引导单元6上的轴向力FA并且将该轴向力经由凸起18a、18b、18c引入到圆周凹部8中并且由此引入到调节活塞1中。
腔室40、41与所配属的密封和引导单元6相结合地构成径向间隙。在引导区域20和凸起18a、18b、18c之间以及在凸起18a、18b、18c之间也构造有腔室。密封和引导单元6相应地根据图2不贴靠在圆周凹部8的底部34上。在密封和引导单元6的材料中的固有应力将密封和引导单元6拉入到在端部区段24、26的区域中构造的腔室40、41中。然后，密封和引导单元6在端部区段24、26的区域中分别构成如下倒角30、32，所述倒角在调节活塞1运动时支持润滑楔的构造。此外，通过以由调节压力引起的轴向力FA加载密封和引导单元6，引起密封和引导单元6的径向变形，这具有改善密封的效果。
公开了一种用于静液压的调移装置的调节活塞，所述调节活塞具有至少一个密封和引导单元，所述密封和引导单元装入调节活塞的由两个区域构成的圆周凹部中并且引起调节活塞的引导和密封的改进。此外，公开了一种调移装置，该调移装置构造有这样的调节活塞。
附图标记列表
1a 调节缸
1 调节活塞
2 静液压的调移装置
3 调节缸的主区段
4 外周面
5 弹簧组
6 密封和引导单元
7 销
8 圆周凹部
9 调移销
10 调节缸的盖
11 压力腔室
12 间隙
13 支撑盘片
14 第一区域
15 支撑盘片
16 第二区域
17 排气孔
18 凸起
19 纵轴线
20 引导区域
21 另一压力腔室
22 端面区段
24 内周面
26 端部区段
28 端部区段
30 倒角
32 倒角
34 底部
36 端面
38 端面
40 腔室
41 腔室
FA 轴向力
FQ 横向力
a 引导区域20的长度/轴向延伸度
b 凸起的长度/轴向延伸度
d 引导区域20的高度/径向延伸度
D 凸起的高度/径向延伸度。
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