DE19518198A1

DE19518198A1 - Radial piston pump

Info

Publication number: DE19518198A1
Application number: DE1995118198
Authority: DE
Inventors: Ulrich Hilteman
Original assignee: LuK Automobiltechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain Hueckeswagen GmbH
Priority date: 1995-05-18
Filing date: 1995-05-18
Publication date: 1996-11-21
Also published as: JPH094559A; EP0743450A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe mit wenigstens in einem Kolbenring in einer Bohrung ge führten, von einem Exzenter in der Bohrung bewegten Kolben. Radialkolbenpumpen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie weisen mindestens einen von einem Exzenter radial zu dessen Drehachse bewegten Kolben auf, der sich in seinem der Drehachse zuge wandten Ende auf der Exzenteroberfläche oder auf einem von dem Exzenter bewegten Ring abstützt. Der Ring kann auch als Polygonring ausgebildet sein. Die Kolben sind so in dem im Gehäuse der Radialkol benpumpe untergebrachten Kolbenring angeordnet, daß sich ihre Mittellinien in einem Punkt schneiden, der auf der Drehachse des Exzenters liegt. Dadurch wirkt während des Betriebs der Rotationskolbenpumpe ein von dem Betriebsdruck, der Exzentrizität des Exzenters und der Winkellage abhängiges Kippmoment an dem Kolben. Um einem dadurch erzeugten Ver schleiß entgegenzuwirken, bedarf es einer großen Anlagefläche des Kolbens in der diesen aufnehmenden Bohrung, das heißt, der Kolben muß - in radialer Richtung gesehen - relativ lang ausgebildet sein und eine sogenannte lange Führung aufweisen. Dies er zwingt einen relativ großen Durchmesser des Kolben rings und damit des Gehäuses der Radialkolbenpumpe. The invention relates to a radial piston pump ge at least in a piston ring in a bore led, moved by an eccentric in the bore Piston. Radial piston pumps of the ones mentioned here Kind are known. You assign at least one of an eccentric moved radially to its axis of rotation Piston on, which in its the axis of rotation ended up on the eccentric surface or supports a ring moved by the eccentric. Of the Ring can also be designed as a polygon ring. The pistons are in the radial piston in the housing ben pump housed piston ring arranged that their center lines intersect at a point, which lies on the axis of rotation of the eccentric. Thereby acts during the operation of the rotary piston pump one of the operating pressure, the eccentricity of the Eccentric and the angular position dependent tilting moment on the piston. To create a ver counteracting wear requires a great deal Contact surface of the piston in the receiving Bore, that is, the piston must - in a radial Seen in the direction - be relatively long and have a so-called long lead. This he forces a relatively large diameter of the piston rings and thus the housing of the radial piston pump.

Durch die Anordnung der Kolben wird überdies ein Drehmoment auf den Exzenter beziehungsweise auf den zwischen Exzenter und Kolbenboden angeordneten Laufring beziehungsweise Polygonring ausgeübt. Der Laufring des Exzenters wird zu einer Rotation ange regt, da sich erhebliche Drehmomente einstellen. Diese führen auch zu einem starken Verschleiß zwi schen dem der Drehachse des Exzenters zugewandten Boden des Kolbens und der mit dem Kolbenboden zu sammenwirkenden Fläche des Exzenters beziehungs weise Lauf- oder Polygonrings. Die Berührungsfläche unterliegt daher einem starken Verschleiß, so daß die gewünschte Dichtwirkung zwischen Kolbenboden und Auflagefläche nachläßt.The arrangement of the pistons is also a Torque on the eccentric or on the arranged between the eccentric and the piston crown Race or polygon ring exercised. Of the The eccentric race is rotated rain, because there are considerable torques. These also lead to heavy wear between rule the axis of rotation of the eccentric Bottom of the piston and the bottom of the piston cooperating surface of the eccentric wise running or polygon rings. The touch area is therefore subject to heavy wear, so that the desired sealing effect between the piston crown and contact surface decreases.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Radialkol benpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist.It is therefore an object of the invention to provide a radial piston to create ben pump of the type mentioned at the beginning, which does not have these disadvantages.

Diese Aufgabe wird bei einer Radialkolbenpumpe ge mäß Oberbegriff des Anspruchs 1 mit Hilfe der in diesem Anspruch genannten Merkmale gelöst. Dadurch, daß die Mittelachse des Kolbens gegenüber einer ge dachten, die Drehachse des Exzenters schneidenden Linie versetzt angeordnet ist, werden das auf den Kolben wirkende Kippmoment und das auf den Exzenter beziehungsweise dessen Lauf- beziehungsweise Poly gonrings wirkende Drehmoment so reduziert, daß der Verschleiß deutlich vermindert und die Dichtwirkung verbessert werden.This task is ge with a radial piston pump according to the preamble of claim 1 using the in resolved this claim features. Thereby, that the central axis of the piston against a ge thought intersecting the axis of rotation of the eccentric Line is staggered, that on the Piston tilting moment acting on the eccentric or its barrel or poly gonrings acting torque reduced so that the Wear significantly reduced and the sealing effect be improved.

Bevorzugt wird eine Ausführungsform der Radialkol benpumpe, bei der die Mittelachse des Kolbens par allel zu der gedachten Linie versetzt ist. Diese Anordnung führt zu einer besonders wirksamen Redu zierung des Kipp- und Drehmoments und damit des Verschleißes.An embodiment of the radial piston is preferred ben pump, in which the central axis of the piston par allel is offset from the imaginary line. These Arrangement leads to a particularly effective reduction adornment of the tilting and torque and thus the Wear.

Schließlich wird eine Ausführungsform der Radial kolbenpumpe bevorzugt, bei der die Mittelachse des Kolbens - in Drehrichtung des Exzenters gesehen - der gedachten radial verlaufenden Linie nacheilt. Durch diese Anordnung werden die genannten Nachteile der bekannten Pumpe besonders wirksam reduziert.Finally, one embodiment of the radial piston pump preferred, in which the central axis of the Piston - seen in the direction of rotation of the eccentric - the lagged imaginary radial line. By this arrangement will have the disadvantages mentioned known pump particularly effectively reduced.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich nung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch einen Kolbenring einer Radialkol benpumpe.The invention is based on the drawing tion explained in more detail. The only figure shows one Cross section through a piston ring of a radial piston ben pump.

Der in der Schnittdarstellung gezeigte Kolbenring 1 ist mit einer zentrischen Bohrung 3 versehen, die den Exzenter 5 einer Antriebswelle 7 aufnimmt. Die Antriebswelle 7 kann auch in Gehäuse und Deckel zentrisch zum Kolbenring 1 gelagert sein. Der Ex zenter ist von einem Laufring 9 umgeben, dessen zy lindrische Außenfläche 11 mit mindestens einer, hier mit drei Planflächen 13 versehen ist. In diese Planflächen 13 ist je eine Ausnehmung 15 einge bracht, die sich zur Bohrung 3 öffnet und die Plan fläche 13 durchbricht.The piston ring 1 shown in the sectional view is provided with a central bore 3 which receives the eccentric 5 of a drive shaft 7 . The drive shaft 7 can also be mounted centrally in the housing and cover relative to the piston ring 1 . The Ex center is surrounded by a race 9 , the zy-cylindrical outer surface 11 is provided with at least one, here with three flat surfaces 13 . In these plane surfaces 13 a recess 15 is introduced, which opens to the bore 3 and the plane surface 13 breaks through.

Jeder Planfläche 13 ist ein hohler Kolben 17 zuge ordnet, dessen ebener Boden auf der Planfläche 19 aufliegt. Die von dem Boden 19 ausgehende zylindri sche Wandung 21 des Kolbens 17 liegt mit ihrer Außenfläche an der Innenfläche einer in den Kolben ring 1 eingebrachten Bohrung 23 an. Diese durch bricht sowohl die der Bohrung 3 zugewandte Innen fläche 25 des Kolbenrings 1 als auch dessen Um fangsfläche 27. Die der Umfangsfläche 27 zugewandte Öffnung der Bohrung 23 ist durch einen geeigneten Verschlußdeckel 29 abgeschlossen, der fest im Grundkörper des Kolbenrings 1 verankert ist. An der Innenfläche des Verschlußdeckels 29 an der Innen seite des Bodens 19 des Kolbens 17 stützt sich ein elastisches Federelement, hier eine Schraubenfeder 31 ab, die unter Vorspannung steht und den Kolben 17 gegen die Planfläche 13 des Laufrings 9 an drückt.Each flat surface 13 is assigned a hollow piston 17 , the flat bottom of which rests on the flat surface 19 . The radiation emanating from the bottom 19 cylindricity cal wall 21 of the piston 17 is located in a ring in the piston 1 introduced bore 23 with its outer surface to the inner surface. This breaks through both the bore 3 facing inner surface 25 of the piston ring 1 and the order to start surface 27th The opening of the bore 23 facing the peripheral surface 27 is closed off by a suitable closure cover 29 , which is firmly anchored in the base body of the piston ring 1 . On the inner surface of the cap 29 on the inner side of the bottom 19 of the piston 17 , an elastic spring element is supported, here a coil spring 31 , which is under tension and presses the piston 17 against the flat surface 13 of the race 9 .

Wird die Antriebswelle 7 beispielsweise im Uhrzei gersinn gedreht, rotiert der Exzenter 5 während der Laufring 9 eine Taumelbewegung durchführt, wobei sich der Abstand der Planflächen 13 zur Drehachse 33 der Antriebswelle ändert. Damit werden die Kol ben 17 innerhalb der Bohrungen 23 gegen die Kraft der Schraubenfeder 31 mehr oder weniger weit in Richtung zur Umfangsfläche 27 des Kolbenrings 1 ge drängt. Dabei ändert sich das zwischen dem Ver schlußdeckel 29 und dem Boden 19 des Kolbens 17 so wie der Wandung der Bohrung 23 eingeschlossene Vo lumen. Bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens 23 kann durch eine zentrale Einlaßöffnung 35 im Boden 19 über die Ausnehmung 15 dem von der Bohrung 3 ge bildeten Saugbereich ein Fluid angesaugt werden. Während der Drehung des Laufrings 9 verschiebt sich der Boden 19 gegenüber der Planfläche 13, so daß die Verbindung zwischen dem Saugbereich und dem von dem Kolben 17 eingeschlossenen Innenraum zeitweise unterbrochen wird. Die Funktionsweise einer derar tigen Radialkolbenpumpen ist bekannt, so daß hier nicht weiter darauf eingegangen werden soll. If the drive shaft 7 is rotated clockwise, for example, the eccentric 5 rotates while the race 9 performs a wobbling movement, the distance between the plane surfaces 13 and the axis of rotation 33 of the drive shaft changing. So that the Kol ben 17 within the holes 23 against the force of the coil spring 31 more or less in the direction of the peripheral surface 27 of the piston ring 1 urges ge. This changes between the United cover 29 and the bottom 19 of the piston 17 as the wall of the bore 23 enclosed Vo lumen. With a downward movement of the piston 23 , a fluid can be sucked in through a central inlet opening 35 in the base 19 via the recess 15 through the suction area formed by the bore 3 . During the rotation of the race 9 , the bottom 19 moves relative to the flat surface 13 , so that the connection between the suction area and the interior enclosed by the piston 17 is temporarily interrupted. The mode of operation of such radial piston pumps is known, so that it will not be discussed further here.

Die Schnittdarstellung läßt erkennen, daß die Mit telachse 37 der Kolben 17 gegenüber einer einer ge dachten, die Drehachse 33 des Exzenters 5 bezie hungsweise der Antriebswelle 7 schneidenden Linie 39 versetzt ist. Die Mittelachse 37 und die Linie 39 verlaufen bei dem hier dargestellten Ausfüh rungsbeispiel parallel zueinander in einem Abstand s.The sectional view shows that the center axis 37 of the piston 17 with respect to a ge, the axis of rotation 33 of the eccentric 5 or the drive shaft 7 intersecting line 39 is offset. The central axis 37 and the line 39 run in the exemplary embodiment shown here, parallel to one another at a distance s.

Geht man von einer Rotation der Antriebswelle 7 im Uhrzeigersinn aus, so sind die Mittelachsen 37 ge genüber der Linie 39 zurückversetzt beziehungsweise "nacheilend" angeordnet. Die Größe des Abstandes s kann variiert werden und zwar in einem Bereich von 0,1e bis 1e, vorzugsweise 0,4e bis 0,7e. Der Ab stand s beträgt insbesondere 0,6e. Mit e wird in diesem Zusammenhang die Exzentrizität bezeichnet.Assuming a rotation of the drive shaft 7 clockwise, the central axes 37 are set back compared to the line 39 or arranged "lagging". The size of the distance s can be varied in a range from 0.1e to 1e, preferably 0.4e to 0.7e. The distance s is in particular 0.6e. In this context, e denotes the eccentricity.

Es ist bekannt, daß bei herkömmlichen Radialkolben pumpen aufgrund des im Innenraum zwischen Ver schlußdeckel 29 und Kolben 17 aufgebauten Drucks ein Kippmoment auf den Kolben 17 wirkt, das den Kolben 17 entgegen dem Uhrzeigersinn belastet. Gleichzeitig wirkt ein Drehmoment auf den Laufring 9, das diesen im Uhrzeigersinn belastet.It is known that in conventional radial pistons pump due to the pressure built up in the interior between the closure cover 29 and piston 17 , a tilting moment acts on the piston 17 , which loads the piston 17 counterclockwise. At the same time, torque acts on the race 9 , which loads it in a clockwise direction.

Die Größe des Kipp- und Drehmoments hängt nicht nur von dem während des Betriebs der Radialkolbenpumpe aufgebauten Druck im Innenraum zwischen Verschluß deckel 29 und Kolben 17 ab sondern auch von der Ex zentrizität e des Exzenters 5 und dessen Winkel lage.The size of the tilting and torque depends not only on the pressure built up during operation of the radial piston pump in the interior between the closure cover 29 and piston 17 but also on the eccentricity e of the eccentric 5 and its angle.

Aufgrund dieser Momente liegt die Unterseite des Kolbens 17 bei herkömmlichen Radialkolbenpumpen nicht mehr plan an der Planfläche 13 an. Dadurch wird der von der Bohrung 3 umschlossene Saugraum nicht mehr druckdicht abgeschlossen gegenüber dem zwischen Verschlußdeckel 29 und Kolben 17 liegenden Innenraum. Überdies ergibt sich an der Kolbenunter seite und an der Planfläche 13 ein erhöhter Ver schleiß.Because of these moments, the underside of the piston 17 no longer lies flat against the flat surface 13 in conventional radial piston pumps. As a result, the suction space enclosed by the bore 3 is no longer closed in a pressure-tight manner with respect to the interior lying between the closure cover 29 and the piston 17 . In addition, there is increased wear on the underside of the piston and on the flat surface 13 .

Durch den Versatz der Mittelachse 37 gegenüber der gedachten radial verlaufenden Linie 39 wird er reicht, daß das Kippmoment auf den Kolben 17 und das auf den Laufring 9 wirkende Drehmoment redu ziert werden. Je nach Wahl des Abstandes s kann das am Laufring 9 wirkende resultierende Drehmoment so beeinflußt werden, daß es sein Vorzeichen ändert. Durch die in der Figur dargestellte Ausbildung der Rotationskolbenpumpe, also durch den Parallelver satz der Kolben 17 kann die Drehneigung des Lauf rings 9 wesentlich reduziert werden. Dadurch ver mindert sich der zwischen der Unterseite des Bodens 9 und der Planfläche 13 gegebene Verschleiß wesent lich, so daß hier eine optimale Dichtwirkung auf rechterhalten wird. Überdies wird schließlich das auf den Kolben wirkende Kippmoment deutlich redu ziert, so daß einerseits der Verschleiß zwischen Kolbenoberfläche und Bohrung 23 vermindert wird. Es ist außerdem möglich, die Führungslänge des Kolbens 17 in der Bohrung 23 zu vermindern, das heißt die in radialer Richtung gemessene Länge des Kolbens 17 beziehungsweise die Länge der Bohrung 23 zu redu zieren. Dadurch nimmt auch der Gesamtdurchmesser des Kolbenrings 1 ab, so daß die Radalkolbenpumpe kleiner baut. By the offset of the central axis 37 with respect to the imaginary radial line 39 , it is sufficient that the tilting moment on the piston 17 and the torque acting on the race 9 are reduced. Depending on the choice of the distance s, the resulting torque acting on the race 9 can be influenced so that it changes its sign. Due to the design of the rotary piston pump shown in the figure, that is, by the parallel set of pistons 17 , the inclination of the barrel ring 9 can be significantly reduced. This ver reduces the given between the underside of the bottom 9 and the plane surface 13 wear Lich, so that here an optimal sealing effect is maintained on. In addition, the tilting moment acting on the piston is finally significantly reduced, so that on the one hand the wear between the piston surface and the bore 23 is reduced. It is also possible to reduce the guide length of the piston 17 in the bore 23 , that is, to reduce the length of the piston 17 measured in the radial direction or the length of the bore 23 . As a result, the overall diameter of the piston ring 1 also decreases, so that the radial piston pump is smaller.

Insgesamt wird deutlich, daß durch eine auf einfa che Weise realisierbare Abwandlung der Bauform der Radialkolbenpumpe, nämlich durch den Versatz der Mittelachse 37 der Kolben 17 gegenüber einer ge dachten, radial verlaufenden Linie 19, der Drehmo mentenverlauf wesentlich verbessert wird. Das heißt, die Drehmomentschwankungen im Betrieb der Pumpe werden deutlich reduziert. Dasselbe gilt auch für das Kippmoment am Kolben 17. Dieses Ergebnis stellt sich unabhängig davon ein, wie viele Kolben 17 in den Kolbenring 1 eingebaut sind. Bei der Schnittdarstellung sind lediglich beispielhaft drei Kolben vorgesehen. Die hier vorgeschlagene Bauform läßt sich selbstverständlich auch bei Radialkolben pumpen mit mehr Kolben beispielsweise mit sechs Kolben realisieren.Overall, it is clear that by a realizable in a simple manner modification of the design of the radial piston pump, namely by the offset of the central axis 37 of the piston 17 with respect to a ge, radially extending line 19 , the torque course is significantly improved. This means that the torque fluctuations during the operation of the pump are significantly reduced. The same applies to the tilting moment on the piston 17 . This result occurs regardless of how many pistons 17 are installed in the piston ring 1 . In the sectional view, only three pistons are provided as an example. The design proposed here can of course also be realized with radial pistons with more pistons, for example with six pistons.

Im übrigen ist es noch wesentlich hervorzustellen, daß der Versatz zwischen der Mittelachse 37 und der gedachten radial verlaufenden Linie 39 auch bei an deren Bauformen von Radialkolbenpumpen realisiert werden kann.It is also essential to emphasize that the offset between the central axis 37 and the imaginary radial line 39 can also be realized by radial piston pumps in their other designs.

Die hier beschriebenen Pumpen sind sehr einfach herstellbar, so daß der angesprochene Versatz ko stengünstig realisierbar ist.The pumps described here are very simple producible so that the offset mentioned ko is inexpensively feasible.

Aus dem oben Gesagten wird ohne weiteres ersicht lich, daß das hier beschriebene Prinzip der exzen trisch angeordneten Radialkolben auf sämtliche Ra dialkolbenpumpen übertragbar ist, unabhängig davon, wie diese im einzelnen aufgebaut sind. Die Kolben der Radialkolbenpumpe können also anstelle der im Boden 19 vorgesehenen Zentralöffnung 35 auch mit Einlaßöffnungen versehen sein, die die seitliche Wandung 21 der Kolben 17 durchbrechen. Im Betrieb derartiger Radialkolbenpumpen muß sichergestellt sein, daß die die Wandung durchbrechenden Bohrungen während einer Ansaugphase in Fluidverbindung mit der Bohrung 3 stehen und das zu fördernde Medium in das Innere des Kolbens 17 einlassen können. Für das Prinzip der exzentrisch angeordneten Kolben spielt es überdies keine Rolle, ob die Kolben an Planflä chen des Exzenters anliegen, oder ob dieser eine zylindrische Außenfläche aufweist.From the above it is readily apparent that the principle described here of the eccentrically arranged radial piston is transferable to all Ra dial piston pumps, regardless of how they are constructed in detail. Instead of the central opening 35 provided in the bottom 19 , the pistons of the radial piston pump can also be provided with inlet openings which break through the side wall 21 of the pistons 17 . In the operation of such radial piston pumps, it must be ensured that the bores which break through the wall are in fluid communication with the bore 3 during a suction phase and can admit the medium to be delivered into the interior of the piston 17 . For the principle of the eccentrically arranged pistons, it is also irrelevant whether the pistons are in contact with the surface of the eccentric or whether it has a cylindrical outer surface.

Claims

1. Radial piston pump with at least one piston guided in a bore in a bore, moved by an eccentric piston, characterized in that the central axis ( 37 ) of the piston ( 17 ) relative to an imaginary axis of rotation ( 33 ) of the eccentric ( 5 ) intersecting line ( 39 ) is set.

2. Radial piston pump according to claim l, characterized in that the central axis ( 37 ) of the piston ( 17 ) is offset parallel to the imaginary line ( 39 ).

3. Radial piston pump according to claim 1 or 2, characterized in that the central axis ( 37 ) ge compared to the line ( 39 ) by about 0.1e to 1e, preferably before by 0.4e to 0.7e, in particular by 0, 6e is offset.

4. Radial piston pump according to one of the preceding claims, characterized in that the central axis ( 37 ) of the piston ( 17 ) - seen in the direction of rotation of the eccentric ( 5 ) - lags the imaginary line ( 39 ).