DE19618524B4

DE19618524B4 - Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp

Info

Publication number: DE19618524B4
Application number: DE19618524A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Tominaga; Kazuyoshi Yamamoto; Osamu Matsumoto; Mitsuharu Hashiba
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-10-24
Filing date: 1996-05-08
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2016-05-09
Also published as: JPH09112410A; DE19618524A1; KR100212588B1; KR970021728A; US5809863A

Abstract

Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp, umfassend:
a) ein Gehäuse (1);
b) eine Drehwelle (3) in dem Gehäuse (1);
c) einen umnlaufenden Zylinderblock (15) mit mehreren Kolben (21), die axial hin- und herbewegbar jeweils in sich axial erstreckenden Zylindern (3) aufgenommen und um die Drehwelle (3) herum angeordnet sind;
d) eine für die Hin- und Herbewegung der Kolben in Axialrichtung bei Drehung der Drehwelle (3) angeordnete Taumelscheibe (23); und
e) mehrere gleitfähige Elemente (31, 15, 25, 27, 24), die relativ zueinander gleitfähig vorgesehen sind, wobei
f) wenigstens eines der gleitfähigen Elemente (31, 15, 25, 27, 24) und/oder die Taumelscheibe (23) mit einer Nickel-Phosphor-PTFE-Schicht beschichtet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp (auch als Axialkolbenpumpe vom Kurvenscheibentyp oder als Taumelscheibenpumpe bekannt). Insbesondere betrifft die Erfindung eine Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp mit einer Struktur, bei der Gleitkontaktoberflächen zwischen den Elementen, die Teile der Pumpe bilden, die sich relativ zueinander unter Ausführung einer Gleitbewegung bei hohem Druck bewegen, im Hinblick auf die Verschleißfestigkeitseigenschaft verbessert ist, und die demnach eine verringerte Lebensdauer der Pumpe gewährleistet, während gleichzeitig ein relativ ruhiger Betrieb der Pumpe ohne Erzeugung eines störenden Lärms möglich ist.

Aus der DE 29 17 771 A1 ist eine Pumpe vom Taumelscheiben-Typ bekannt, bei der die Gleitflächenpaarung an der Tragachse des Zylinderblocks, der Steuerplatte und am Schwenklager für die Taumelscheibe aus bearbeitetem Metall und einer Polyphenylensulfidoberfläche gebildet wird.

Aus der DE 25 21 182 A1 , ist eine Kolbenlaufbuchse mit PTFE-Beschichtung zur Verminderung der Reibung bekannt.

Aus der US 40 37 522 ist die Verwendung einer Cu-Sn-Pb-Legierung oder einer Aluminium-Silizium-Legierung für eine Halterung, die aus einer Stahlabstützungsplatte gebildet ist, bekannt. Das Grundmaterial der Taumelscheibe besteht aus Kugelgraphit, das hochfrequent gehärtet ist.

Aus der EP 0 616 128 A1 ist die Verwendung der Beschichtungsmaterialien PTFE, SiC, MoS₂, TiN für die Plattierung von Kegelrädern eines Halters einer Taumelscheibe bekannt.

Aus der JP 3-253774 A ist die Verwendung einer Aluminium-Silizium-Legierung für eine Erhöhung der Verschleißfestigkeit eines Kolbenschuhs bekannt.

Aus der JP 3-217669 A ist die Verwendung eines PTFE-Films zur besseren Schmierung und Gleitfähigkeit zwischen Kolben und Kolbenhalter bekannt.

Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird deren technischer Hintergrund zunächst detailliert beschrieben. Die 2 zeigt einen seitlichen Aufrissquerschnitt zum Darstellen einer bisher bekannten Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp, wie sie beispielsweise in der JP 01130073 A beschrieben ist. Wie in der Figur gezeigt ist, ist eine Drehwelle 103 an einem Gehäuse 101 angeordnet und an beiden Enden mit Hilfe von Lagern drehbar gehalten, die jeweils als Wellenlager 105 und Nadellager 107 ausgebildet sind, und ein Ende der Drehwelle 103 ist betriebsgemäß mit einer (nicht gezeigten) Antriebsleistungsversorgung gekoppelt. An der Drehwelle 103 ist ein Teilwellenabschnitt 113 ausgebildet, an dem ein Zylinderblock 111 mit mehreren Zylindern 109 axial verschiebbar befestigt ist und der zusammen mit der Drehwelle 103 drehbar ist. Die mehreren Zylinder 109 des Zylinderblocks 111 sind so ausgebildet, daß sie um die Drehwelle 103 mit ungefähr gleicher Winkeldistanz zwischen benachbarten Zylindern angeordnet sind, und Kolben 115 sind jeweils gleitfähig in den einzelnen Zylindern 109 derart aufgenommen, daß sie entlang der Axialrichtung der Taumelscheibenpumpe hin- und herbewegbar sind. Eine ringförmige Taumelscheibe 117 ist an der Drehwelle 103 mit Spiel befestigt, und jeweils ein Ende der Kolben 115 ist so ausgebildet, daß er an der inneren Seitenfläche der Taumelscheibe 17 über zwischengelagerte Gleitkörper 119 anliegt. Andererseits ist die andere Seitenfläche der Taumelscheibe 117 mit einer zylinderförmigen Konfiguration ausgebildet, die so angeordnet ist, daß sie an einer zylinderförmigen Oberfläche einer in dem Gehäuse 101 befestigten Haltevorrichtung 121 anliegt. Einzelne Gleitkörper 119 werden durch einen ringförmigen Halter 123 relativ zu der Taumelscheibe 117 gehalten, und jeder der Gleitkörper 119 weist näherungsweise einen kugelförmigen Abschnitt 119a auf, der schwenk- oder drehbar mit einem Ende jedes Kolbens 115 verbunden ist. Ein äußerer Randabschnitt der Taumelscheibe 117 ist mit einem Plunger 127 mit Hilfe eines Verbindungsarms 125 derart gekoppelt, daß sich die Taumelscheibe 117 variabler relativ zu der Mittenachse der Drehwelle 103 in einem festgelegten Winkelbereich für die Neigung neigen läßt.

Zwischen der Grundfläche des Zylinderblocks 111 und der Innenfläche des Gehäuses 101 ist eine Ventilscheibe 129 angeordnet, die mit einem Einlaßanschluß 131 und einem Auslaßanschluß 133 ausgebildet ist. Der Zylinderblock 111 wird federnd nach links gedrückt, wie in 2 gezeigt ist, und zwar durch eine Schraubenfeder 135, die an der und um die Drehwelle 103 befestigt ist, wodurch eine Anlage des Bodens des Zylinderblocks 111 gegen die Innenfläche des Gehäuses 101 unter Einwirkung der Schraubenfeder 135 mit dazwischen angeordneter Ventilscheibe 129 erzwungen wird. In jedem der Zylinder 109 des Zylinderblocks 111 ist ein Schöpfraum 110 festgelegt, der selektiv mit einer in dem Gehäuse 101 gebildeten Einlaßpassage 137 oder einer Auslaßpassage 139 über den Einlaßanschluß 131 oder den Auslaßanschluß 133 der Ventilscheibe 129 in Verbindung steht.

Mit der oben beschriebenen Struktur der Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp wird dann, wenn die Drehwelle 103 durch Aktivieren der (nicht gezeigten) Antriebsversorgung nach geeigneter Anpassung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 117 relativ zu der Drehwelle 103 durch Betätigung des Plungers 127 in Drehbewegung versetzt wird, die Drehung des Zylinderblocks 111 zusammen mit der Drehwelle 103 bewirkt, wodurch sich die jeweils in den Zylindern 109 aufgenommenen Kolben 115 zusammen mit der Welle 103 drehen. Da jeweils ein Ende der Kolben 115 an der Taumelscheibe 117 über die jeweiligen Gleitkörper 119 anliegt, und die Scheibe 117 relativ zu der Drehwelle 103 geneigt ist, bewegen sich die Kolben 115 in den jeweiligen Zylindern 109 bei Ausführung der Drehbewegung mit der Welle 103 hin und her. Demnach wird während dem Einlaß- oder Saughub, in dem der Kolben 115 nach rechts bewegt wird, wie in 2 gezeigt ist, ein hydraulisches Medium wie Öl in dem in dem Zylinder 109 gebildeten Schöpfraum 110 über den Einlaßanschluß 131 der Ventilscheibe 129 durch die Einlaßpassage 137 angesaugt, während bei einem Ausströmhub, in dem der Kolben 115 nach links bewegt wird, wie in 2 gezeigt ist, das in dem Schöpfraum 110 aufgenommene Hydrauliköl unter Druck gesetzt wird, so daß das Öl in die Ausströmpassage 139, die in dem Gehäuse 101 gebildet ist, über den Auslaßanschluß 133 der Ventilscheibe 129 ausströmt.

Bei dem Betrieb der bekannten Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp mit der oben beschriebenen Struktur treten relative Gleitbewegungen zwischen paarweisen metallischen Elementen auf, beispielsweise zwischen einem Boden des Zylinderblocks 111 und der Ventilscheibe 129, zwischen den Gleitkörpern 129 und dem Halter 123, zwischen dem Gleitkörper 119 und der Taumelscheibe 117 usw. Diese gleitenden Elemente werden durch das in dem unteren Abschnitt des Gehäuses 101 vorliegende Öl geschmiert, das in dem Zylinderblock 111 während dessen Drehbewegung aufgenommen wird. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß für die bekannte Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyb bisher kein Vorschlag gemacht wurde, wie sich die Verschleiß- oder Abriebfestigkeitseigenschaft dieser gleitenden Elemente verbessern läßt.

Demnach tritt oft eine Situation auf, daß während des Betriebs der Pumpe mit hoher Geschwindigkeit die Schmierung der gleitenden Elemente in einem solchen Ausmaß unzureichend wird, daß die Gleitoberflächen der metallischen Elemente austrocknen, was einen intensiven Abrieb oder eine intensive Abnützung nach sich zieht, was zu einem unruhigen Pumpbetrieb, einer verkürzten Lebensdauer der Pumpe und der Erzeugung störender Geräusche sowie zu weiteren Problemen führt.

Ferner tendiert dann, wenn die Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp als Pumpe zum Zuführen von Brennstoff zu Einspritzvorrichtungen eines Verbrennungsmotors vom Brennstoffeinspritztyp eingesetzt wird, der in der Pumpe bei deren Anhalten zurückbleibende Brennstoff dazu, unter Einwirkung der Motorwärme zu verdampfen. Demnach wird der Motor mit hoher Wahrscheinlichkeit von dem trockenen Zustand ausgehend gestartet.

Vor dem Hintergrund des oben beschriebenen Stands der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp, die im Hinblick auf die Verschleiß- oder Abriebfestigkeitseigenschaft der gleitfähigen Elemente, die sich relativ zueinander drehen, verbessert ist, damit diese vor einem schnellen Verschleiß selbst bei hoher Drehzahl der Pumpe geschützt sind, um hierdurch deren Lebensdauer zu verlängern.

Diese Aufgabe wird durch eine Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp nach Patentanspruch 1 gelöst.

Mit der Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp gemäß Patentanspruch 1 wird eine Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp mit verlängerter Lebensdauer und ruhigem Betrieb ohne Erzeugung störender Geräusche bereitgestellt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung geben die abhängigen Patentansprüche wieder.

Die vorliegende Erfindung läßt sich einfacher anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen hiervon verstehen, unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
1 eine vertikale Schnittansicht zum Darstellen einer Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
2 eine Querschnittsansicht zum Darstellen einer bisher bekannten üblichen Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp.
In der folgenden Beschreibung kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile bei sämtlichen Ansichten. Weiterhin ist bei der folgenden Beschreibung zu erkennen, daß Begriffe wie "links", "rechts" und dergleichen aus Gründen der Einfachheit gewählt und nicht begrenzend auszulegen sind.
Ausführungsform 1
Die 1 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht zum Darstellen einer Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
Wie in dieser Figur gezeigt ist, ist in dem Gehäuse 1 eine Drehwelle 3 aufgenommen, die in dem Gehäuse durch ein Kugellager 5 oder dergleichen an einem Endabschnitt gehalten ist, sowie durch ein Nadellager 7 oder dergleichen am anderen Ende, und das andere Ende der Drehwelle 3 ist betriebsgemäß an die Eingangswelle 11 mit Hilfe einer Magnetkupplung 9 gekoppelt. Andererseits ist die Eingangswelle 11 betriebsgemäß mit einer Antriebsquelle gekoppelt, beispielsweise einem (nicht gezeigten) Verbrennungsmotor oder dergleichen.
Die Drehwelle 3 ist mit einem Keilwellenabschnitt 17 ausgebildet, und ein Zylinderblock 15 mit mehreren in einem koaxialen ringförmigen Feld gebildeten Zylindern 3 ist gleitfähig an den Keilwellenabschnitt 17 entlang der Axialrichtung angepaßt und läßt sich gemeinsam mit der Welle 3 drehen. Die in dem Zylinderblock 15 gebildeten Zylinder 13 sind um die Drehwelle 3 mit im wesentlichen gleichem Zwischenabstand angeordnet, und ein Kolben 21 ist in jedem der Zylinder 13 entlang der Axialrichtung hin- und herbewegbar angeordnet.
Ferner ist eine kreisförmige oder ringförmige Taumelscheibe 23 an der drehbaren Welle 3 mit Spiel befestigt, und die Taumelscheibe 23 wird durch das Gehäuse 1 festgehalten, und zwar entlang von deren Randabschnitt in einem bezogen auf die Mittenachse der Drehwelle 3 geneigten oder angeschrägten Zustand. Insbesondere ist der äußere Randabschnitt der Taumelscheibe 23 festgehalten und in einer sandwichartigen Struktur zwischen dem ringförmigen Halteelement 24 und einem fest an einem Flanschabschnitt des Gehäuses 1 und in dem Wärmeisolationsmaterial ausgebildeten ringförmigen Isolator 22 eingeschlossen.
Die Kolben 21 sind so ausgebildet, daß sie an einer Innen- oder linken Seitenfläche der Taumelscheibe 23 anliegen, jeweils an einem oder dem rechten Ende hiervon durch einen Gleitkörper 25. Insbesondere ist ein an einem Ende jedes Kolbens 21 ausgebildeter näherungsweise halbkugelförmiger Kopf 21a drehbar in eine komplementäre halbkugelförmige Vertiefung 25a eingepaßt, die in dem zugeordneten Gleitkörper 25 ausgebildet ist, und jeder Kolben 21 ist dreh- oder schwenkbar mit dem zugeordneten Gleitkörper 25 gekoppelt. Ein Abschnitt jedes Gleitkörpers 25 ist schwenkbar in Kontakt mit der einen oder inneren Seitenfläche der Taumelscheibe 23 durch Zusammenwirken mit einem ringförmigen Gleitkörperhalter 27 und dem kreisring- oder ringförmigen Halteelement 24 in Kontakt. Der ringförmige Gleitkörperhalter 27 wird mit einer Zahl von Halteöffnungen 27a ausgebildet, die jeweils derjenigen der Gleitkörper 25 entspricht, und die Gleitkörper 25 sind jeweils in die Halteöffnungen 27a eingepaßt, während der äußere Randabschnitt der Gleitkörperhalter 27 an einem Versatzabschnitt 24a anliegt, der an der inneren Randfläche des ringförmigen Halteelements 24 ausgebildet ist. Demnach werden die Kolben 21 zusammen mit dem Zylinderblock 15 beim Drehen der Welle 3 gedreht, und die Gleitkörper 25 und die Gleitkörperhalter 27 führen eine Drehbewegung um die Mittenachse der Drehwelle 3 zusammen mit dem Zylinderblock 15 aus, wodurch die Endoberflächen der einzelnen Gleitkörper 25 eine Gleitbewegung relativ zu der Taumelscheibe 23 in Kontakt zu dieser ausführen, während der ringförmige Gleitkörperhalter 27 eine Gleitbewegung relativ zu dem Versatzabschnitt 24a des ringförmigen Halteelements 24 ausführt.
Ferner wird das ringförmige Halteelement 24 federnd nach rechts gedrückt, wie in 1 gezeigt ist, und zwar durch eine Wellenscheibe 29, was im Ergebnis dazu führt, daß das andere Ende des ringförmigen Halteelements 24 gegen die Taumelscheibe 23 durch die Wellenscheibe 29, die an dem anderen Ende des Halteelements 24 anliegt, gedrückt wird, während die Gleitkörper 25 federnd gegen die Taumelscheibe 23 über das ringförmige Halteelement 24 und den Gleitkörperhalter 27 gepreßt werden.
Zwischen der Grundfläche des Zylinderblocks 15 und der Innenfläche des Gehäuses 1 ist eine Ventilscheibe 31 angeordnet. Ein Einlaßanschluß und ein Ausströmanschluß, jeweils mit (nicht gezeigter) gekrümmter Form, sind in der Ventilscheibe 31 ausgebildet. Der Zylinderblock 15 wird federnd nach links gedrückt, wie in 1 gezeigt ist, und zwar durch eine Schraubenfeder 37, die an der äußeren Umfangsfläche der Drehwelle 3 befestigt ist, wodurch der Boden des Zylinderblocks 15 federnd gegen die Innenfläche des Gehäuses 1 durch die zwischenliegende Ventilscheibe 31 gedrückt wird. Die jeweils in den Zylindern 13 festgelegten Schöpfräume 14 des Zylinderblocks 15 werden wahlweise mit der Einlaßpassage 39 oder der Ausströmpassage 41 verbunden, die in dem Gehäuse 1 gebildet sind, und zwar über den Einlaßanschluß oder den Ausströmanschluß der Ventilscheibe und unter gemeinsamer Ausführung der Drehbewegung mit dem Zylinderblock 15, der der Drehbewegung der Drehwelle 3 folgt.
Nun wird der Betrieb der Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Wird durch die (nicht gezeigte) Antriebsquelle die Drehwelle 3 durch die Eingriffswelle 11 und die Magnetkupplung 9 in eine Drehbewegung versetzt, so führt der Zylinderblock 15 eine Drehbewegung zusammen mit der Drehwelle 3 aus, wodurch die in den jeweiligen Zylindern 13 aufgenommenen Kolben 21 sich zusammen mit dem Zylinderblock 15 drehen. Da eines der Enden der Kolben 21 an der Taumelscheibe 23 über die zugeordneten Gleitkörper 25 anliegt und die Scheibe 23 fest in dem Gehäuse 1 in einem bezogen auf die Mittenachse der Drehwelle 3 geneigten Zustand gehalten ist, führen die Kolben 21 zwangsweise eine Hin- und Herbewegung entlang der Axialrichtung in den Zylindern 13 gemeinsam mit der Drehbewegung der Welle 3 aus. Demnach wird während eines Einlaß- oder Ansaughubs, in dem der Kolben 21 nach rechts bewegt wird, wie in 1 gezeigt ist, der in dem Zylinder 13 festgelegte Schöpfraum 14 mit dem (nicht gezeigten) Einlaßanschluß der Ventilscheibe 31 verbunden, und ein Fluid wie Öl wird in dem in dem Zylinder 13 gebildeten Schöpfraum über den (nicht gezeigten) Einlaßabschnitt der Ventilscheibe 31 und über die in dem Gehäuse 1 gebildete Einlaßpassage 39 angesaugt. Andererseits wird während des Ausströmhubs, in dem der Kolben 21 nach links bewegt wird, wie in 1 gezeigt ist, der Schöpfraum 14 mit dem (nicht gezeigten) Ausströmanschluß der Ventilscheibe 31 verbunden, und das in dem Schöpfraum 14 aufgenommene Öl wird unter Druck gesetzt, was im Ergebnis dazu führt, daß das Öl in die in dem Gehäuse 1 gebildete Ausströmpassage 41 ausströmt, und zwar über den (ebenfalls nicht gezeigten) Ausströmanschluß der Ventilscheibe 31.
Gemäß den technischen Lehren der vorliegenden Erfindung, wie sie in der momentanen Ausführungsform realisiert sind, wird mindestens eines der gleitfähigen Elemente, beispielsweise mindestens die Ventilscheibe 31 oder der Zylinderblock 15, mindestens der Gleitkörper 25 oder die Taumelscheibe 23 oder mindestens der ringförmige Gleitkörperhalter 27 und das ringförmige Halteelement 24, die unter Ausführung einer Gleitbewegung während des Betriebs der Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp miteinander Wechselwirken, mit einer Nickel-Phosphor-Teflon-Schicht (Ni-P-PTFE, Ni-P-Polytetrafluorethylen, gewerblich unter dem Markennamen "NEDOX" oder "KANIFLON" erhältlich) beschichtet oder plattiert, und zwar als eine Oberflächenbehandlung zum Verbessern der Beständigkeit des oben erwähnten Elements und somit derjenigen der Axialkolbenpumpe als Ganzes.
Wird die Ventilscheibe 31 mit Nickel-Phosphor-Teflon beschichtet, so ist vorzugsweise bei der plattierten Ventilscheibe eine Wärmebehandlung bei 400°C über eine Stunde nach dem Plattieren durchzuführen, damit die Härte oder mechanische Beanspruchbarkeit der Beschichtung verbessert wird. Ferner sollte der Gleitkörperhalter 27 vorzugsweise einer Abschreckbehandlung unterzogen werden, und das Halteelement 24 sollte einer Badnitrierbehandlung unterzogen werden. Zusätzlich sollte die Taumelscheibe 23 einer Nitrierbehandlung unterzogen werden, beispielsweise einer Behandlung bei Vorliegen eines Nitriergases. Übrigens sollte bei Plattieren der Taumelscheibe 23 mit Nickel-Phosphor-Teflon die Taumelscheibe 23 vorzugsweise aus einem Kohlenstoffstahl hergestellt sein, beispielsweise "S45C" oder dergleichen.
Kohlenstoffstahl hergestellt sein, beispielsweise "S45C" oder dergleichen.
Der Beständigkeitstest bei hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit wurde für die Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp experimentell über ungefähr 500 Stunden durchgeführt, und zwar bei Bedingungen, die im folgenden für die Gleitkörper 25, das Halteelement 24 und die mit der Nickel-Phosphor-Teflon-Beschichtung beschichtete Ventilscheibe 31 angegeben sind, im Vergleich zu dem nicht beschichteten Fall. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt.
Wie sich anhand der obigen Tabelle erkennen läßt, ist die Abriebsfestigkeitseigenschaft der plattierten Elemente erheblich verbessert, und zwar um einen Faktor zwischen "3" bis "500" und im Mittel um "10".
Im übrigen sei angemerkt, daß es vorzuziehen ist, daß dann, wenn die Ventilscheibe 31, der Gleitkörper 25 und das Halteelement 24 jeweils mit Nickel-Phosphor-Teflon beschichtet sind, der Gleitkörperhalter 27 aus sphärolithischem Graphitgußeisen (FCD) gebildet ist, und der Zylinderblock 15 aus vergütetem Stahl gebildet ist, während die Taumelscheibe 23 aus einem Stahl gebildet ist, der einer Nitrierbehandlung unterzogen wurde.
Im Hinblick auf die Verbesserung der Abriebsbeständigkeitseigenschaft ist es vorzuziehen, sämtliche gleitfähige Elemente der Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp mit der Nickel-Phosphor-Teflon-Schicht auszubilden. Jedoch kann aufgrund wirtschaftlicher Erwägungen die oben erläuterte Beschichtung lediglich bei einem der gleitfähigen Elemente durchgeführt werden (beispielsweise lediglich der Ventilscheibe 31). Selbstverständlich können im Hinblick auf die verbesserte Abriebsbeständigkeitseigenschaft und einer wirtschaftlichen Betrachtung lediglich entsprechende Teile sämtlicher Paare der gleitfähigen Elemente durch Plattieren beschichtet werden (beispielsweise die Ventilscheibe 31, der Gleitkörper 25 und das Halteelement 24).
Aus dem Vorangegangenen ergibt sich deutlich, daß bei der Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp gemäß der Erfindung durch das Durchführen einer Nickel-Phosphor-Teflon- Plattierung bei mindestens einem der relativ zueinander eine Gleitbewegung ausführenden Elemente (beispielsweise der Ventilscheibe 31, dem Zylinderblock 15, dem Gleitkörper 25, der Taumelscheibe 23, dem Gleitkörperhalter 27 und dem Halteelement 24 usw.) der Abrieb der gleitfähigen Elemente auf ein Minimum reduziert werden kann, was sich wiederum günstig auf die Vermeidung eines störenden und unkomfortablen Lärms auswirkt, während sich die Lebensdauer der Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp als Ganzes verlängern läßt.
Ferner läßt sich durch Beschichten zumindestens eines Paars der wechselseitig gleitfähigen Elemente (beispielsweise dem aus der Ventilscheibe 31 und dem Zylinderblock 15 gebildeten Paar, dem aus dem Gleitkörper 25 und der Taumelscheibe 23 gebildeten Paar und dem aus dem Gleitkörperhalter 27 und dem Halteelement 24 gebildeten Paar) mit einer Nickel-Phosphor-Teflon-Schicht der Gleitabrieb oder die Gleitabnützung dieser Elemente bei verbesserter relativer Gleitbewegung dieser Elemente weiter reduzieren. Übrigens läßt sich die Erzeugung eines störenden Lärms auf ein Minimum zurückführen, und die Lebensdauer der gleitfähigen Elemente läßt sich auf ein Maximum verlängern.
Gemäß einem ersten Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp geschaffen, enthaltend: ein Gehäuse, eine in dem Gehäuse drehbar gehaltene Drehwelle, eine Axialkolbenpumpe mit einem Zylinderblock, der an der Welle entlang dieser verschiebbar befestigt ist und sich mit dieser dreht und der mehrere Kolben aufweist, die axial hin- und herbewegbar jeweils in den zugeordneten sich axial erstreckenden Zylindern aufgenommen und um die Drehwelle angeordnet sind, eine für die Hin- und Herbewegung der Kolben in Axialrichtung bei Drehung der Welle angeordnete Taumelscheibe, und mehrere gleitfähige Elemente, die relativ zueinander gleitfähig zum Bilden einzelner Teile der Pumpe vorgesehen sind. Zumindest eines der mehreren Gleitelemente ist mit einer Nickel-Phosphor-Teflon-Schicht beschichtet.
Für eine Variante zum Realisieren des oben erläuterten Anwendungsbeispiels der Erfindung ist kennzeichnend, daß zumindest ein Paar wechselweise gleitfähiger Elemente der mehreren Paare wechselseitig gleitfähiger Elemente mit einer Nickel-Phosphor-Teflon-Schicht durch Plattieren beschichtet ist.
Gemäß einem zweiten Anwendungsbeispiel der Erfindung wird eine Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp geschaffen, enthaltend ein Gehäuse, eine Drehwelle, die in dem Gehäuse angeordnet ist und drehbar in dem Gehäuse jeweils durch Lager an beiden Enden gehalten ist und die sich durch eine Antriebsquelle in eine Drehbewegung versetzen läßt, eine fest in dem Gehäuse im geneigten Zustand relativ zu der Mittenachse der Drehachse mit Hilfe eines ringförmigen Halteelements befestigte Taumelscheibe, einen Zylinderblock, der in dem Gehäuse angeordnet ist und an der Drehwelle gleitfähig entlang einer Axialrichtung von dieser und gemeinsam mit dieser drehbar befestigt ist, wobei der Zylinderblock mehrere Zylinder aufweist, die jeweils einen Schöpfraum in diesem festlegen, mehrere Kolben, von denen jeweils ein Endabschnitt gleitfähig in die Zylinder eingepaßt ist, mehrere Gleitkörper mit einem Ende, das jeweils schwenkbar an die Kolben gekoppelt ist, und einem anderen Ende, das unter Ausbildung eines Gleitkontakts mit einer Seitenfläche der Taumelscheibe angeordnet ist, einen ringförmigen Gleitkörperhalter mit mehreren Halteöffnungen und einem äußeren Randabschnitt in Gleitkontakt zu dem Halteelement, und eine Ventilscheibe, die derart angeordnet ist, daß eine Randfläche hiervon an der Innenfläche des Gehäuses anliegt und daß eine andere Randfläche hiervon an einer Grundfläche des Zylinderblocks anliegt, wobei die Drehwelle sich durch die Ventilscheibe erstreckt und eine Einlaßpassage und eine Ausströmpassage, die in dem Gehäuse gebildet sind, jeweils selektiv mit dem in den Zylindern gebildeten Schöpfräumen in Verbindung stehen. Bei der oben beschriebenen Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp ist mindestens eines der mehreren gleitfähigen Elemente, die sich wechselseitig gleitfähig berühren, mit einer Nickel-Phosphor-Teflon-Schicht beschichtet.
Bei einer weiteren Variante zum Realisieren des oben erläuterten zweiten Anwendungsbeispiels der vorliegenden Erfindung kann das zuvor erwähnte eine gleitfähige Element die Ventilscheibe, der Zylinderblock, der Gleitkörper, die Taumelscheibe, der Gleitkörperhalter oder das Halteelement sein.
Bei einer weiteren Variante zum Realisieren der Anwendungsbeispiele der Erfindung ist eine Wärmebehandlung der Ventilscheibe nach dem Aufbringen der Nickel-Phosphor-Teflon-Beschichtung durchzuführen.
Gemäß einem dritten Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp geschaffen, enthaltend: ein Gehäuse, eine Drehwelle, die in dem Gehäuse angeordnet ist und drehbar in dem Gehäuse jeweils durch Lager an beiden Enden gehalten ist und die sich durch eine Antriebsquelle in eine Drehbewegung versetzen läßt, eine fest in dem Gehäuse im geneigten Zustand relativ zu der Mittenachse der Drehachse mit Hilfe eines ringförmigen Halteelements befestigte Taumelscheibe. einen Zylinderblock, der in dem Gehäuse angeordnet ist und an der Drehwelle gleitfähig entlang einer Axialrichtung von dieser und gemeinsam mit dieser drehbar befestigt ist, wobei der Zylinderblock mehrere Zylinder aufweist, die jeweils einen Schöpfraum in diesem festlegen, mehrere Kolben, von denen jeweils ein Endabschnitt gleitfähig in die Zylinder eingepaßt ist, mehrere Gleitkörper mit einem Ende, das jeweils schwenkbar an die Kolben gekoppelt ist, und einem anderen Ende, das unter Ausbildung eines Gleitkontakts mit einer Seitenfläche der Taumelscheibe angeordnet ist, einen ringförmigen Gleitkörperhalter mit mehreren Halteöffnungen und einem äußeren Randabschnitt im Gleitkontakt zu dem Halteelement, und eine Ventilscheibe, die derart angeordnet ist, daß eine Seitenfläche hiervon an der Innenoberfläche des Gehäuses anliegt und daß die andere Seitenfläche hiervon an einer Grundfläche des Zylinderblocks anliegt. Die drehbare Welle erstreckt sich durch die Ventilscheibe, und eine Einlaßpassage und eine Ausströmpassage, die in dem Gehäuse gebildet sind, sind wahlweise jeweils mit den in den Zylindern festgelegten Schöpfräumen verbunden. Gemäß dem Anwendungsbeispiel ist zumindest eines der Paare der wechselseitig gleitfähigen Elemente der mehreren Paare der wechselseitig gleitfähigen Elemente jeweils mit einer Nickel-Phosphor-Teflon-Schicht durch Plattieren beschichtet.
Die mehreren Paare der gleitfähigen Elemente können ein aus der Ventilscheibe und dem Zylinderblock gebildetes Paar enthalten, sowie ein aus den Gleitkörpern und der Taumelscheibe gebildetes Paar und ein aus dem Gleitkörperhalter und dem Halteelement gebildetes Paar.
Beispielsweise können jeweils die Ventilscheibe, der Gleitkörper und das Halteelement mit einer Nickel-Phosphor-Teflon-Schicht beschichtet sein.
Weiterhin kann beispielsweise die Ventilscheibe aus einem Eisen-(II)-Material hergestellt sein, während der Zylinderblock aus sphärolitischem Graphitgußeisen hergestellt ist.
Zusätzlich kann der Gleitkörper beispielsweise aus einem speziellen hochzugfesten Messing hergestellt sein, während die Taumelscheibe beispielsweise aus einem einer Nitrierbehandlung unterzogenem Stahl hergestellt sein kann.
Weiterhin kann das Halteelement beispielsweise aus einem Eisen-(II)-Material hergestellt sein, während ferner der Gleitkörperhalter beispielsweise aus einem vergüteten Stahl hergestellt sein kann.
Zahlreiche Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind im Hinblick auf die oben erläuterten Techniken möglich. Demnach ist zu erkennen, daß sich innerhalb des Schutzbereichs der nachfolgenden Patentansprüche die Erfindung anders praktisch umsetzen läßt, als es hier speziell beschrieben ist.

Claims

Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp, umfassend: a) ein Gehäuse (1); b) eine Drehwelle (3) in dem Gehäuse (1); c) einen umnlaufenden Zylinderblock (15) mit mehreren Kolben (21), die axial hin- und herbewegbar jeweils in sich axial erstreckenden Zylindern (3) aufgenommen und um die Drehwelle (3) herum angeordnet sind; d) eine für die Hin- und Herbewegung der Kolben in Axialrichtung bei Drehung der Drehwelle (3) angeordnete Taumelscheibe (23); und e) mehrere gleitfähige Elemente (31, 15, 25, 27, 24), die relativ zueinander gleitfähig vorgesehen sind, wobei f) wenigstens eines der gleitfähigen Elemente (31, 15, 25, 27, 24) und/oder die Taumelscheibe (23) mit einer Nickel-Phosphor-PTFE-Schicht beschichtet ist.
Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Paar aus der Gruppe der gleitfähigen Elemente (31, 15, 25, 27, 24) und der Taumelscheibe (23) jeweils mit einer Nickel-Phosphor-PTFE-Schicht durch Plattieren beschichtet ist.
Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß b1) die Drehwelle (3) in dem Gehäuse (1) drehbar jeweils durch Lager (5, 7) an beiden Enden gelagert ist und durch eine Antriebsquelle (9, 11) in eine Drehung versetzt wird; e1) die Taumelscheibe (23) fest in dem Gehäuse (1) in einem geneigten Zustand relativ zu der Mittenachse der Drehwelle (3) mit Hilfe eines ringförmigen Halteelements (24) befestigt ist; c1) der Zylinderblock (15) an der Drehwelle (3) zur gemeinsamen Drehung mit dieser befestigt ist, wobei in jedem Zylinder (3) des Zylinderblocks (15) jeweils ein Schöpfraum (14) vorgesehen ist; c2) jeweils ein Endabschnitt der mehreren Kolben (21) gleitfähig in einen jeweiligen Zylinder (3) eingepaßt ist; e2) mehrere Gleitkörper (25) vorgesehen sind, mit einem ersten Ende, das jeweils schwenkbar an einen jeweiligen Kolben (21) gekoppelt ist, und einem anderen Ende, das unter Ausbildung eines Gleitkontakts (25a) mit einer Seitenfläche der Taumelscheibe (23) angeordnet ist; e3) ein ringförmiger Gleitkörperhalter (27) mit mehreren Halteöffnungen (27a) und einem äußeren Randabschnitt (24a) im Gleitkontakt mit dem Halteelement (24) vorgesehen ist; e4) eine Ventilscheibe (31) vorgesehen ist, die derart angeordnet ist, daß eine Randfläche davon an der Innenfläche des Gehäuses (1) anliegt und daß eine andere Randfläche davon an einer Grundfläche des Zylinderblocks (15) anliegt; b2) die Drehwelle (3) sich durch die Ventilscheibe (31) hindurch erstreckt; und a1) ein Einlaßkanal (39) und ein Ausströmkanal (41) in dem Gehäuse (1) gebildet sind, die jeweils selektiv mit den Schöpfräumen (14) in Verbindung stehen.
Axialkolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der gleitfähigen Elemente die Ventilscheibe (31), der Zylinderblock (15), der Gleitkörper (25), die Taumelscheibe (23), der Gleitkörperhalter (27) und das Halteelement (24) ist.
Axialkolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe (31) nach dem Aufbringen der Nickel-Phosphor-PTFE-Plattierung einer Wärmebehandlung (400°C) über eine vorgegebene Zeit (1h) ausgesetzt wird, um die Härte oder mechanische Beanspruchbarkeit der Beschichtung zu verbessern.
Axialkolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Paare aus der Gruppe der gleitfähigen Elemente (31, 15, 25, 27, 24) und der Taumelscheibe (23) ein aus der Ventilscheibe (31) und dem Zylinderblock (15) bestehendes Paar, ein aus den Gleitkörpern (25) und der Taumelscheibe (23) gebildetes Paar und ein aus dem Gleitkörperhalter (27) und dem Halteelement (24) gebildetes Paar umfassen.
Axialkolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe (31), der Gleitkörper (27) und das Halteelement (24 ) jeweils mit einer Nickel-Phosphor-PTFE-Schicht beschichtet sind.
Axialkolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß g) das Grundmaterial, aus dem die Ventilscheibe (31) gebildet ist, ein Eisen-(II)-Material ist und das Grundmaterial, aus dem der Zylinderblock (15) gebildet ist, sphärolithisches Graphitgußeisen ist.
Axialkolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß g) das Grundmaterial, aus dem der Gleitkörper (25) gebildet ist, spezielles hochzugfestes Messing ist, und das Grundmaterial, aus dem die Taumelscheibe (23) gebildet ist, ein einer Nitrierbehandlung unterzogener Stahl ist.
Axialkolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß g) das Halteelement (24) aus einem Eisen-(II)-Material gebildet ist, und der Gleitkörperhalter (27) aus einem vergüteten Stahl gebildet ist.