DE2136127A1 - Axialkolbeneinheit - Google Patents

Description

• A x i a l k o l b e n e i n h e i t Die Erfindung bezieht sich auf eine Axialkolbeneinheit, Pumpe oder tiotor, mit einer Zylindertrommel, die in kreisförmiger Anordnung mehrere Bohrungen zur Aufnahme von sich an einem Widerlagerkörper abstützenden Kolben aufweist, Solche Axialkolbeneinheiten besitzen entweder eine mit der An-bzw. Abtriebswelle fest verbundene Zylindertrommel, wobei sich die Kolbenköpfe an einer in ihrer Neigung veränderbaren oder nicht veränderbaren Schwenk- bzw. Schiefscheibe als Widerlagerkorper gleitend abstützen oder eine Zylindertrommel, die gegenüber einem An- bzwO Abtriebszapfen als sMiderlaQrerkörper selber schwenkbar ist und wobei die Kolbenköpfe zwr drehbar, jedoch zug- und druckfest mit dem An- bzw. Abtriebszapfen verbunden sind.
• Das Förder- bzw. Schluckvolumen (je nach anwendung als Pumpe oder Motor) dieser Axialkolbeneinheiten ist von der Drehzahl, der Anzahl und der Größe der Bohrungen in der Zylindertrommel sowie von der den Hub der -einzelnen Kolben ii: den jeweiligen Zylinderbohrungen bestimmenden Neigung der Schwenk- bzw. Schiefscheibe oder der Zylindertrommel abhängig. Diese Faktoren legen auch in entsprechender Abstimmung aufeinander die Leistung der jeweiligen Einheit fest, Eine Leistungserhöhung wurde bislang nur dadurch erzielt, daß eine Änderung der Abmessungen der erwähnten Faktoren durchgeführt wurde. Das war aber nur mit einer Vergrößerung der Gesamtabmessungen der Axialkolbeneinheiten erreichbar, wodurch das Verhältnis von Leistung zu Gewicht kaum oder gar nicht verbessert wurde.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Leistungsgewicht bei einer Axialkolbeneinheit der eingangs erwähnten Gattung zu verbessern0 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Widerlagerkörper mindestens mittelbar über ein die Relativgeschwindigkeit zwischen der Zylindertrommel und dem Widerlagerkörper veränderndes getriebliches Zwischenglied mit der Zylindertrommel kupplelbar ist.
• Das getriebliche Zwischenglied ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aus Zahnradpaarungen, vorzugsweise nach Art eines Umlaufrädergetriebes (Planetengetriebe) oder als Kegelradgetriebe gebildet, Die Getrieberader sind im Gehäuse der Axialkolbeneinheit gelagert.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Zylindertrommel mit einem der Widerlagerkörper übergreifenden topfförmigen Ansatz versehen, wobei dieser Ansatz innen und der Widerlagerkörper außen mit einer Versahnung für das Getriebe versehen sind Der Widerlagerkörper kann mit Hilfe eines Axiallagers an einem ringförmigen Ansatz der Welle abgestätzt sein. Der Widerlagerkörper kann innen und die Welle außen mit einer Verzahnung für das Getriebe versehen sein.
• Es besteht auch die Möglichkeit, bei einem als Schiefscheibe ausgebildeten Widerlagerkörper am Außenunfang einen randseiti-@es Ringteil vorzusehen, an welchem die Verzehnung, für das zwischen der Zylindertrommel und dem Widerlagerkörper vorgesehene kegelradgetriebe angeordnet sit. Der Widerlagerkörper ist mit Hilfe eines Axiallagers am Gehäuse der Axialkolbeneinheit abgestützt.
• Die Erfindung hat den besondern Vorteil, daß das getriebliche Zwischenglied zwischen der Zylindertrommel und dem als Schief-bzw. Schwenkscheibe oder als An- oder Abtriebszapfen ausgebildeten Widerlagerkörper es ermöglicht, ohne eine Vermehrung der Kolbenzahl oder Vergrößerung des Kolbendurchmessers vorzunehmen, die Iubfrequenz der Kolben pro Ddr ehung der An- bzw. Abtriebswelle (An- bzw. Abtriebszapfen) zu vergrößern. Dadurch wird auch eine Vergrößerung des Förderer- bzw. Schluckvolumens erzielt.
• Bei Axialkolbeneinheiten wirkt sich diese erfindungsgemäße Maßnahme dahingehend aus, daß nunmehr wenige Kolben mit begrenztem Durchmesser verwendet werden könzen, die jedoch eine Vielzahl von Hüben mit entsprechend größerem Gesamthubvolumen ausführen.
• TrOt£ der Eingliederung eines solehei- Getriebes in eine Axialkolbeneinheit werden Bauformen mit niedrigen Gewichten erreicht, das heißt, die Leistung pro Gewichtseinheit wird vergrößert.
• Tn den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsformen des Erfindungsgedankens bei Axialkolbeneinheiten dargestellt, bei denen die Zylindertrommel mit einer An- bzw. Abtriebswelle fest verbunden ist und die Kolbenköpfe sich gleitend an einer Schiefscheibe abstützen.
• Gemäß der Figur 1 ist die von einem nicht dargestellten Motor, beispielsweise ein Elektromotor, angetriebene Welle 1 über Lager ', 5 in den Endabschnitten des Gehäuses 4 gelagert. Auf der welle 1 ist in mittleren Bereich die Zylindertrommel 5 befest;i.gt, die Bohrungen 6 besitzt, die auf dem Umfang verteilt in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind. Die Bohrungen sind nicht bis zum Trommelende durchgeführt. In den Bohrungen glei teil Kolben 7, dic sich mit ihren Kolbenköpfen 8 über Gleitschuhe 9 an der Schiefscheibe 10 abstützen Die Schiefscheibe ist gegenüber der Welle 1 und dem Gehäuse 4 relativ verdrehbar angeordnet0 In axialer Richtung stiitzt sie sicli über ein Axialdrucklager 11 an einem Absatz 12 der Welle abO Die Schiefscheibe besitzt an ihrer dem Gehäusedeckel 13 zugewendeten Stirnseite eine Anflanschung mit einem Zahnkranz 14 mit einen gegenüber dem Schiefscheibenaußendurchmess er kleineren Durchmesser0 Im Gehäusedeckel sind Stirnzahnräder 15 drehbar gelagert, die mit dem Zahnkranz 14 im Eingriff stehen. Die Stirnrader 15 kämmen weiterhin mit einen Zahnkranz 16, der am Innenumfang des Endabschnittes eines topfförmigen Fortsatzes 17 der Zylindertrommel 5 vorgesehen ist.
• Bei einer Drehung der Welle 1 und damit auch der Zylindertrommel 5 werden die Zahnräder 15 durch den Zahnkrang 16 ebenfalls in eine drehende Bewegung versetzt, die sich dann auf den Zahnkranz 14 der Schiefscheibe 10 überträgt Die Schiefscheibe erfährt mithin eine der Drehrichtung der Zylindertrommel entgegengesetzte Drehrichtung, wobei das Geschwindikeitsverhältnis von den Abmessungen abhängig ist, welche den Zahnkränzen 14 und 16 sowie den Stirnrädern 15 gegeben werden. Im vorliegenden Pall erfolgt die Einleitung der Drehbewegung von außen über den größeren Zahnkranz 16, über die Zahnräder 15 auf den im Durchmesser kleineren Zahnkranz 140 Die mit diesen Zahnkranz versehene Schiefscheibe besitzt folglich eine höhere Drehzahl als die Zylindertrommel. Das bedeutet bei einer Umdrehung der Zylindertrommel eine höhere Relativgeschwindifkeit zur Schiefscheibe, also eine vergrößerte iiubfrequenz der Kolben 7, die dann bei einem Einsatz der Axialkolbeneinheit als Pumpe zu einer vergrößerten Fördermenge führt.
• Die von den Kolben 7 geförderte Flüssigkeit gelangt über die Verbindungsbohrungen 18 und dem Steuerspieel 19 zu den nachgeschalteten, der Einfachheit halber nicht dargestellten Förderleitungen. Zur dichtenden Anlage des Steuerspiegelkörpers 20 an der Zylindertrommel 5 sind Druckkolben 21 vorgesehen.
• Die in Figur 1 dargestellte Einrichtung kann natürlich auch als Motor Verwendung finden, Dieser Motor hätte dann ein erheblich vergrößertes Schluckvolumen bei einer langsmaen AbtriebsdrehzahlO Bei der in Figur 2 dargestellten Einheit ist auf der Welle 1 ein Zahnkranz 22 angeordnet, der mit Stirnrädern 23 kärniat.
• Die Stirnräder greifen wiederum in einen Zahnkranz 24 ein, der in die Innenseite der Schiefscheibe 10 eingearbeitet ist.
• Die Einleitung der Drehbewegung über die Kolben 7 und die Schiefscheibe bringt dann eine Erhöhung der Drehgeschv.indigkeit der Welle 1 mit sich. Die Schiefscheibe stützt sich in diesem Fall über ein Axialdrucklager 28 am Außenumfang der Schiefscheibe und des Gehäusedeckels 13 ab.
• Die Ausführungsform der Figur 3 zeigt eine Axialkolbeneinheit, bei der die getriebliche Kupplung zwischen Zylindertrommel 5 und Schiefscheibe 10 über am Außenumfang in der Wandung des Gehäuses 4 drehbar gelagerte Kegelräder 25 erfolgt. Zu diesem Zweck besitzen sowohl die Zylindertrommel als auch die Schiefscheibe entsprechend ausgebildete Zahnkränze 26 und 27.
• Bei allen Ausführungsformen gemäß den Zeichnungen ist der Gleitschuh 9 für den Kolbenkopf 8 in einem Ring angeordnet, der sich vor dem Widerlagerkörper, also der Schief- oder Schwenkscheibe befindet, und damit als Rückzugseinheit für die Gleitschuhe und damit für die Kolben dient. Dieses ist in den Zeichnungen jedoch zur Erhaltung der Ubersichtlichkeit nicht im einzelnen veranschaulicht.
• Die dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen Axialkolbeneinheiten mit in ihrer Neigung unveränderbarer Schiefscheibe0 Der Erfindungsgedanke ist natürlich auch bei Axialkolbeneinheiten mit neigungsveränderbaren Schiefscheiben, den sogenannten Schwenkscheiben, anwendbar. Hierzu ist eine Trennung der Schwenkscheibe erforderlich, und zwar in einen schwenkbaren und in einen treibenden bzw. angetriebenen Teil, jedoch bei drehfester Verbindung dieser einander zugeordneten Teile0 Ferner ist, wie eingangs erwähnt, der Erfindungsgedanke auch bei Axialkolbeneinheiten anwendbar, die eine schwenkbare Zylindertrommel aufvieisen und bei denen die Kolbenköpfe drehbar, aber zug- und druckfest nit einen An- bzw, Abtriebszapfen verbunden sind0

Claims (1)

1. S c h u t z a n s p r ü c h e 1. Axialkolbeneinheit, Pumpe oder Motor, mit einer Zylindertrommel, die in kreisförmiger Anordnung, mehrere Bohrungen zur Aufnahme von sich an einem Widerlagerkörper abstützenden Kolben aufweist.

   d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Widerlagerkörper (10) mindestens mittelbar über ein die Relativgeschwindigkeit zwischen der Zylindertrommel (5) und dem Widerlagerkörper (10) veränderndes getriebliches Zwischenglied (14, 15, 16 bzw. 22, 23, 24 bzw. 25, 26, 27) mit der Zylindertrommel (5) kuppelbar ist.

   2. Axialkolbeneinheit nach Anspruch 1, d g d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das getriebliche Zwischenglied (14, 15, 16 bzw. 22, 23, 24 bzw. 25, 26, 27) aus Zahnradpa@rungen, vorzugsweise nach Art eines Umlaufrädergetriebes (Planetengetriebs) gebildet ist0 30 Axialkolbeneinheit nach Anspruch 1 sind 2, bei welcher die Zylindertrommel auf einer An- bzw. Abtriebswelle befestigt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das getriebliche Zwischenglied (22, 23, 24) zwischen der Welle (1) und dem Widerlagerkörper (10) angeordnet ist.

   4. Axialkolbeneinheit nach Anspruch 1, d a d <3 u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das getriebliche Zwischenglied (25, 26, 27) als Kegelradgetriebe aus£ebildet ist0 50 Axialkolbeneinheit nach Anspruch 1 bis 4, d a d u r c h £ e k e n n z e i c h n e t , daß die Getrieberäder (15, 23, 25) im Gehäuse (4) der Axialkolbeneinheit gelagert sind0 6o Axialkolbeneinheit nach Anspruch 1, 2 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zylinder trommel (5) mit einem den Widerlagerkörper (10) übergreifenden topfförmigen Ansatz (17) versehen ist, wobei der topfförmige Ansatz (17) innen und der Widerlagerkörper (10) außen mit einer Verzahnung (14, 16) für das getriebliche Zwischenglied versehen sind0 7. Axialkolbeneinheit nach Anspruch 1 bis 3 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Widerlagerkörper (10) mit Hilfe eines Axiallagers (11) an einem ringförmigen Ansatz (12) der Welle (1) abgestützt ist0 8o Axialkolbeneinheit nach Anspruch 1 bis 3 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Widerlagerkörper (10) innen und der Ansatz (12) der Welle (1) außen mit einer Verzahnung für das getriebliche Zwischenglied versehen sind.

   9. Axialkolbeneinheit nach Aspruch 1, 2, 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der als Schiefscheibe ausgebildete Widerlagerkörper (10 ) am Außenumfang mit einem randseitigen Ringteil versehen ist, an welchem die Verzahnung für das zwischen der Zylindertrommel und dem Widerlagerkörper (10) angeordnete Kegelradgetriebe angeordnet ist0 10. Axialkolbeneinheit nach Anspruch 1 bis 5, 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Widerlagerkörper (10) mit Hilfe eines Axiallagers (23) am Gehäuse der Axialkolbeneinheit abgestützt istO L e e r s e i t e