DE2244844B2 - Axialkolbenmaschine - Google Patents
AxialkolbenmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine mit in einem Gehäuse umlaufender Zylindertrommel und
wiegengelagertem, die Antriebswelle umgebenden halbzylindrischen Schrägscheibenkörper, der an einer
seiner beiden Stirnseiten einen angeformten und sich senkrecht zur Schrägscheibenfläche erstreckenden
Hebelarm besitzt
Es ist eine Axialkolbenmaschine dieser Bauart bekannt (GB-PS 12 64 827), deren Verdrängungssteueirmechanismus auf eine bestimmte Verwendung d<;r
Axialkolbenmaschine ausgerichtet ist Eine anderweitige Verwendung der Maschine würde eine andere Art
von Verdrängungssteuermtchanisüius erfordern, der
sich jedoch nur durch sine anderweitige Gehäusekonstruktion in Anpassung an den jeweiligen Verdrängungssteuermechanismus bewerkstelligen ließe.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, bsi einer Axialkolbenmaschine nach dem Gattungsbegriff
des Patentanspruchs 1 den Hebelarm durch ein beliebiges, außerhalb der Axialkolbenmaschine seitlich
quer zur Antriebswelle geradlinige Stellbewegungen ausführendes, an die Axialkolbenmaschine angebrachtes
Stellorgan betätigen zu können.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Hebelarm quaderförmig ausgebildet ist und daß ein
U-förmiger GIcitstein den Hebelarm formschlüssig und gleitend umgreift und einen senkrecht vom Hebelarm
fortgerichteten Stift trägt, der durch das Gehäuse rag;t und in einem geraden Führungsschlitz in einer an dem
Gehäuse befestigten Schlitzplatte gleitet
Der Verdrängungs-Steuer- bzw. Verstellmechanis;-mus ist somit nicht mehr ein integraler Bestandteil des
Gehäuses der Axialkolbenmaschine, so daß es möglich ist, die Konstruktion der Verstellung zu wählen. Dies
ergibt naturgemäß weitere Vorteile im Hinblick auf einheitlichere Fertigung und Lagerhaltung der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine unabhängig von
dem jeweiligen Einsatz, für den die einzelne Maschine bestimmt ist, ganz abgesehen von der vielseitigeren
Verwendbarkeit ein und derselben Axialkolbenmaschine.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Axialkolbenmaschine nach der Erfindung-,
F i g. 2 einen teilweisen Querschnitt durch die Axialkolbenmaschine längs der Linie 4-4 in F i g. 1;
F i g. 3 einen Ausschnitt der in F i g. 1 dargestellten Axialkolbenmaschine in auseinandergezogener, schaubildlicher Darstellung.
In F i g. 1 ist eine Axialkolbenmaschine in Form einer
s Pumpe 10 mit einem Gehäuse 12 dargestellt, das ein
Gehäuseteil 14 mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung 18 aufweist, die mit einem
Deckel 20 verschlossen ist, der am Gehäuseteil durch
z. B. Schrauben 19 befestigt ist, die axial durcu den
ίο Deckel 20 geführt und in Gewindebohrungen des
Gehäuseteils 14 eingeschraubt sind. Ein O-Ring 24 bewirkt eine sichere Flüssigkeitsabdichtung an der
Verbindungsfläche zwischen dem Gehäuseteil 14 und dem Deckel 20. Das Gehäuseteil 14 besitzt ein nicht
π dargestelltes Halteteil, das als Befestigungsflansch
ausgebildet ist um die Pumpe 10 montieren zu können.
Die Gehäusebohrung 18 bildet eine Kammer 32, innerhalb der eine Rotationseinrichtung 33 angeordnet
ist Die Rotationseinrichtung 33 besitzt eine Zylinder
trommel 34, die mit über den Umfang verteilten, in
Längsrichtung verlaufenden Zylinderbohrungen 36
versehen ist, von denen jede ein Ende eines Kolbens 38 axial verschiebbar aufnimmt Eine Anzahl von axial zu
jeder Zylinderbohrung 36 ausgerichteten Zylinderöff
nungen 40 verbindet jede Zylinderbohrung 36 mit einer
Stirnfläche 42 der Zylindertrommel 34. Jeder Kolben 38 hat ein kugelförmiges 5nde 44 mit einem aufgezogenen
Gelenkschuh 46. Die Zylindertrommel 34 ist axial zwischen einer Ventilfläche 48, die von der Innenfläche
in des Deckels 20 gebildet wird, und einer neigbaren Schrägscheibeneinrichtung 50 angeordnet Die Ventilfläche 48 dient in bekannter Weise zur Herstellung einer
sicheren, phasenrichtigen Verbindung zwischen den Zylinderöffnungen und einem Paar von Bogenkanälen
52 und 54, so daß die Zyiincleröffnungen 40 nacheinander mit den Bogenkanälen 52 und 54 in Verbindung
treten, wenn sich die Zylindertrommel 34 dreht Die Bogenkanäle 52 und 54 sind mit entsprechenden
äußeren Eingangs- und Ausgangsöffp'jngen 53 und 51
κι der Pumpe 10 verbunden.
Die Gelenkschuhe 46 weisen radial nach außen vorspringende Flansche 56 auf, die von einem
ringförmigenKäfig 58 mit öffnungen für jeden Kolben 38 berührt werden. Der ringförmige Käfig 58 besitzt
r. eine zentral angeordnete konische Bohrung 62, die eine
kugelige Außenfläche 64 eines Kragens 66 berührt der seinerseits von einer Antriebswelle 68 getragen wird,
die sich in Längsrichtung durch die Gehäusebohrung 18 erstreckt Eine zwischen dem kolbenseitigen Ende der
i(i Zylindertrommel 34 und dem Kragen 66 angeordnete
Feder 70 bringt durch ihre Kraftwirkung die Stirnfläche 42 der Zylindertrommel 34 zur Anlage an der
Ventilfläche 48, während gleichzeitig die Gelenkschuhe 46 über den Kragen 66 und den ringförmigen Käfig 58 in
V) Anlage an der Schrägscheibeneinrichtung 50 gebracht
werden.
Die Antriebswelle 68 läuft in Lagern 72 und 74. Das Lager 72 befindet sich in einer Bohrung 75, deren
Durchmesser am schrägscheibenseitigen Ende der
Mi Gehäusebohrung 18 vermindert ist, während das Lager
74 in einer zentrisch an der Innenfläche des Deckels 20 angeordneten Bohrung 76 angeordnet ist. Die Antriebswelle 68 dient in herkömmlicher Weise zur Übertragung
des Drehmoments einer nicht dargestellten Antriebs-
*■· maschine auf die Zylindertrommel 34 über eine
Kerbzahnverbindung 78. In der Bohrung mit vermindertem Durchmesser ist eine herkömmliche Wellendichtung 80 vorgesehen, die in ihrer Lage durch einen
Die Zylindertrommel 34 ist mit einer Büchse 84 versehen, die bündig in einen abgesetzten Bund 86 am
kolbenseitigen Ende der Zylindertrommel 34 eingepaßt
ist, um den inneren Ring 88 für ein Wälzlager 90 zu bilden, deren äußere Büchse 92 von dem Gehäuseteil 14
in der Nachbarschaft der Schrägscheibenanordnung in einer Weise getragen wird, die nachfolgend noch näher
beschrieben wird. Die Büchse 84 besitzt eine radiale
Kegelfläche 96, die sich von der Zylindertrommel 34 weg nach außen öffnet und in der Weise begrenzt ist,
daß der Rand 98 des Rings 88 bündig mit dem angrenzenden Rand 100 des Wälzlagers 90 ist, um einen
größeren Raum für das Einfügen der Schrägscheibeneinrichtung 50 zu erzielen. Im Vergleich zu bisher
gebauten Axialkolbenmaschinen ergibt sich daraus eine um bis zu 15% erhöhte Verdrängungskapazität der
Pumpe 10.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich, wird den Kolben 38
aufgrund der Neigung der Schrägscheibeneinrichtung 50 eine wechselseitige Hubbewegung erteilt wenn sich
die Zylindertrommel 34 dreht Daraus ergibt r.xh eine
relative abwechselnde Bewegung zwischen der sich drehenden Zylindertrommel 34 und den Kolben 38,
wodurch in den Zylinderbohrungen 36 abwechselnd komprimiert und expandiert wird. Dies hat zur Folge,
daß Flüssigkeit durch die Zylinderöffnungen 40 in die Zylinderbohrungen 36 hineingezogen und aus diesen
ausgestoßen wird.
Aus den vorstehenden Erläuterungen ist ersichtlich, daß sich die Zylindertrommel 34 dreht und abwechselnd
die Zylinderbohrungen 36 über die Zylinderöffnungen 40 mit den Bogenkanälen 52 und 54 der Ventilfläche 48
verbindet, wenn dem äußeren Ende 112 der Antriebswelle 68 eine Drehbewegung erteilt wird.
Die Schrägscheibeneinrichtung 50, die unter Bezugnahme auf die F i g. 1,2 und 3 erläutert wird, besteht aus
einem die Antriebswelle 68 umgebenden Schrägscheibenkörper 55 und einer festen Stütze 57. Die feste
Stütze 57 ist I '-förmig. Die Antriebswelle 68 ist durch -to eine Bohrung 61 in in der Bodenwandung 59 der Stütze
57 geführt. Die Bohrung 61 weist einen ringförmigen zurückgesetzten Bereich 63 auf, dessen Innendurchmesser eng dem Außendurchmesser des Lagers 72 angepaßt
ist. Auf diese Weise ist die Stütze 57 nach Positionierung auf dem Umfang des Lagers 72 axial mit der
Antriebswelle 68 ausgerichtet.
Die Stütze 57 enthält ein Paar axial vorspringende Seitenwände 65, von denen jede eine kreisbogenförmige Lagerfläche 67 zur Abstützung des beweglichen
>o Schrägscheibenkörpers 55 aufweist auf dem die Gelenkschuhe 46 gleiten, wenn sich die Zylindertrommel 34 dreht.
Durch die beschriebene Anordnung wird den Kolben 38 eine abwechselnde Hubbewegung erteilt. Der η
Schrägscheibenkörper 55 weist an seinen Stirnseiten ein Paar sich transversal erstreckender, aufeinander ausgerichteter Stütznocken 69 und 71 (F i g. 3) mit kreisbogenförmigen Lagerflächen 73 auf, die mit den
kreisbogenförmigen Lagerflächen 67 der vorspringen- w> den Seitenwände 65 so in Eingriff stehen, daß der
Schrägscheibenkörper 55 sich innerhalb der l.agerflächen der Seitenwände um eine Achse (F i g. 1) dreht, die
durch die transversal sich erstreckenden Stütznocken 69 und 71 derart vorgegeben ist, wie es nachfolgend näher h>
beschrieben wird. Der Schrägscheibenkörper 55 ist somit wiegengelagert
weist einen Hebelarm 77 auf, der an dem Stütznocken 71 des Schrägscheibenkörpers 55 angeformt ist und sich
senkrecht zur Schrägscheibenfläche vom Stütznocken 71 weg erstreckt Dieser Hebelarm 77 ist quaderförmig
ausgebildet Ferner ist ein Ul-förmiger Gleitstein 79 mit
einer Aussparung 81 vorgesehen, der den Hebelarm 77 formschlüssig und gleitend umgreift und in seiner
Grundfläche 83 eine Bohrung 85 aufweist, in welchem er
einen senkrecht vom Hebelarm 77 fortgerichteten Stift 87 trägt Dieser Stift 87 ragt durch eine öffnung 89 im
Gehäuse 14 und gleitet in einem geraden Führungsschlitz 138 in einer an dem Gehäuse befestigten
Schlitzplatte 136.
Wie sich am besten aus der F i g. 2 ersehen läßt ist die
Öffnung 89 so bemessen, daß der U-förmige Gleitstein 79 während der Montage der Pumpe 10 durch sie
eingeführt und auf dem Hebelarm 77 befestigt werden kann. Der Stift 87 bewegt sich längs einer geraden Bahn,
ohne die Seitenwände des Gehäuseteils 14 zu berühren, wenn der Gleitstein 79 und der Hebelarm 77 um die
Achse gedreht werden, die durch die Stütznocken 69 und 71 festgelegt ist Wie am besten der F i g. 1 zu
entnehmen ist ist die bevorzugte Drehachse für den Hebelarm 77 und für Beschreibungszwecke der
Längsachse der Stütznocken 69 und 71 eine durch den Zentralpankt verlaufende Achse, über der jede der
kreisbogenförmigen Lagerflächen 67 geformt ist Die Achse sollte einerseits die Ebene durchkreuzen, in der
die Zentren der kugelförmigen Kolbenenden 44 liegen, und andererseits die Längsachse der Antriebswelle 68
schneiden, jedoch kann die Achse je nach dem gewünschten Ergebnis vertikal von der Antriebswelle
versetzt sein.
Die an den Seitenwänden der Stütze 67 ausgebildeten bogenförmigen Lagerflächen 67 sind als Kunststofflager
81 (Fig. 1) ausgebildet und z.B. auf Teflon oder dergleichen hergestellt Ein derartiges Lager ist
hinreichend stark, um der Ober die Kolben 38 und den Schrägscheibenkörper 55 übertragenen Last standzuhalten und setzt gleichzeitig der Drehbewegung des
Schr?5scheibenkörpers 55 den geringsten Reibungswiderstand entgegen. Die Kunststofflager 87 weisen
zentrale Bohrungen zur Aufnahme eines Vorsprungs in jeder Seitenwand 65 auf, um das Lager 81 auf der
zugehörigen Seitenwandung festzulegen.
Der Schrägscheibenkörper 55 weist eine mit den Gelenkschuhen 46 zusammenwirkende Drucklagerfläche 93 und einen halbzylindrischen Querschnitt mit
einer elliptischen, zentralen Bohrung 97 auf, durch die die Antriebswelle 68 hindurchragt. Die elliptische Form
der Bohrung 97 erlaubt eine Drehung des Schrägscheibenkörpers 55 um die Achse ohne Berührung der Welle
68. Der Schrägscheibenkörper 55 und die Stütze 57 sind beiJe vorzugsweise aus gesintertem Material hergestellt, wobei die Stärke der Stütznocken 69 und 71,
gemessen von der Lagerfläche 93 bis zum Grunde der Stütznockenlagerfläche 73, mindestens 40% der gesamten Dicke des Schrägscheibenkörpers 55 betragen soll,
die von der Lager'läche 93 bis zu deren Grunde gemessen wird. Dadurch wird sichergestellt, daß der
Schrägscheibenkörper 55 die auf ihn ausgeübten Belastungen aushält Der vom Stütznocksr 7» aus sich
erstreckende Hebelarm sollte eine Länge aufweisen, die wenigstens gleich der Schrägscheibenkörperdicke ist,
um bei der Herstellung eine gute Füllcharakteristik zu gewährleisten.
Die Größe der Reibung zwischen den Lagerflächen des Schrägscheibenkörpers 55 und der Stütze 57 ist der
darauf ausgeübten Last direkt proportional, während das Reibmoment dem Radius der kreisbogenförmigen
Lagerflflrhen 67 direkt proportional ist. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist der Radius der Lagerflächen unter Berücksichtigung der Herstellbarkeit und Stärke
minimal gehalten, so daß das Reibmoment klein ist. Es ist ferner erwähnenswert, daß bei der vorliegenden
Ausführungsform des Schrägscheibenkörpers 55 und der Stütze 57 die Länge und die Dicke des
.Schrägscheibenkörpers 55 vergleichsweise kürzer und größer als bei entsprechenden Komponenten von zur
Zeit benutzten Geräten sind. Die kürzere Länge und erhöhte Dicke des Schrägscheibenkörpers 55 vermindern
Auslenkungen bei Belastung und die darauf beruhenden Schwingungen, woraud sich ein extrem
ruhiger Pumpvorgang im Vergleich zu gegenwärtig benutzten Geräten ergibt.
Peripherie des Schrägscheibenkörpers 55 kreisförmig ist, steht jede Ecke der Stütze 57 radial über den
.Schrägscheibenkörper 55 hervor. Obwohl nicht dargestellt,
sind die Längsachsen der Rollen des Lagers 90 axial in bezug auf eine durch den Mittelpunkt jedes
Kolbenkugelendes 44 verlaufenden Ebene angeordnet. indem die dem Schrägscheibenkörper zugewandte Seite
der äußeren Büchse 92 an den Ecken der Stütze 57 anliegt. Diese Anordnung bewirkt einen einfachen
Aufbau mit genauer axialer Ausrichtung, was für eine gleichmäßige, wirkungsvolle und genaue Arbeitsweise
der Pumpe 10 erforderlich ist.
Die Größe der hin- und hergehenden Bewegung der Kolben 38 in ihren Bohrungen 36 und somit die Menge
der von der Pumpe 10 verdrängten Flüssigkeit richtet
sich nach dem Neigungswinkel der Schrägscheibenkörperfläche 93 gegen die Rotationsachse der Zylindertrommel
34. In der dargestellten Lage steht die Fläche des Schrägscheibenkörpers 55 senkrecht auf der
Rotationsachse der Zylindertrommel 34, so daß eine minimale Hin- und Herbewegung der Kolben in ihren
Bohrungen und somit ein Zustand gegeben ist. in dem keine Flüssigkeit gefördert wird. Sobald der Schrägscheibenkörper
55 gegen die Rotationsachse der Zylindertrommel 34 gekippt oder geneigt wird, steigt
die Größe der Hin- und Herbewegung zwischen den Kolben und ihren Bohrungen an, bis der Schrägscheibenkörper
55 bezüglich der Rotationsachse der Zylindertrommel 34 die maximale Neigung erreicht hat.
Die Bewegung des Schrägscheibenkörpers 55 nach verschiedenen Stellungen in bezug auf die Rotationsachse
der Zylindertrommel 34 wird durch den Hebelarm 77. den Gleitstein 79, den Stift 87 und eine geeignete
Einrichtung zur Steuerung der Verdrängung, wie z. B. eine austauschbare Einrichtung ermöglicht
Aus der F i g. 2 ist ersichtlich, daß der Stift 87 sich längs einer geraden Bahn 120 bewegt, wenn er durch
eine geeignete Einrichtung zur Steuerung der Verdrängung betätigt wird, während der Hebelarm 77 eine
kreisbogenförmige Bahn 122 beschreibt. Die relative
r> Drehbewegung des Stifts 87 innerhalb der Bohrung 85
und die Hin- und Herbewegung des U-förmigen Gleitsteins 79 auf dem Hebelarm 77 ermöglichen, daß
der Gleitstein 79 die lineare Bewegung des Stiftes 87 in eine bogenförmige Bewegung auf den Hebelarm 77 und
m somit auf den Schrägscheibenkörper 55 überträgt. Hieraus ist zu ersehen, daß der Gleitstein 79 sich gerade
längs des Hebelarms in die Stellung 124 bewegt, indem der Hebelarm 77 der bogenförmigen Bahn 122 folgt,
wenn der Stift 87 nach oben (so wie es aus Fig. 2 '< ersichtlich ist), längs der geraden Bahn 120 bewegt wird,
um die Stirnfläche 93 des Schrägscheibenkörpers 55 in eine maximale Neigung zu bringen. Wenn es erwünscht
><il. rlip Stirnfläche 9.1 dps Srhrägsrhpihpnlinrnpr«; SS in
entgegengesetzter Richtung maximal zu neigen, d. h. die
j" Richtung der Strömung aus der Pumpe 10 umzukehren,
dann setzt die Einrichtung zur Steuerung der Verdrängung den Stift 87 nach unten (gemäß der Darstellung in
F i g. 2) längs der geraden Bahn 120 bis zur Stellung 126
in Bewegung, wodurch der Gleitstein 79 längs eines
:- Teils des Hebelarms 77 hin- und herbewegt wird, da der
Gleitstein 79 und der Stift 87 sich längs der geraden Bahn 120 bewegen und der Hebelarm 77 der
bogenförmigen Bahn 122 folgt.
Die Pumpe 10 enthält eine Einrichtung 134 zur
)" Steuerung der Verdrängung vom doickkompensierten
Typ, der eine am Gehäuse 14 befestigte Schlitzplatte 136 mit einem geraden Führungsschlitz 138 aufweist, durch
die der Stift 87 ragt und die die lineare Bahn 120 (F i g. 3) bestimmt. Die druckkompensierte Einrichtung 134 zur
si Steuerung der Verdrängung ist ferner mit einem oberen
Gehäuseteil 140 versehen, das zusammen mit der Schlitzplatte 136 nahe der öffnung 89 mit dem
Gehäuseteil 14 durch geeignete Befestigungsmittel, z. B. lange Schrauben 142 verbunden ist, die durch das obere
»ι1 Gehäuseteil 140 und die Schlitzplatte 136 in nicht
dargestellte Gewindebohrungen im Gehäuseteil 14 der Pumpe 10 eingesetzt sind.
Es ist noch zu erwähnen, daß die Schlitzplatte 136 statt ein eigenes Element ein Teil des oberen Gehäuses
J5 140 sein kann.
Obwohl weiter oben angegeben wurde, daß der Stift 87 starr mit der Bohrung des U-förmigen Gleitsteins 79
verbunden ist, soll ferner darauf hingewiesen werden, daß der Stift 87 auch drehbar in der Bohrung 85 gelagert
i'· und dafür starr am Betätigungskolben der Steuerungseinrichtung
befestigt sein kann, welcher Art diese Einrichtung zur Steuerung der Verdrängung auch
immer sei.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Axialkolbenmaschine mit in einem Gehäuse umlaufender Zylindertrommel und wiegengelagertem, die Antriebswelle umgebenden halbzylindrischen Schrägscheibenkörper, der an einer seiner beiden Stirnseiten einen angeformten und sich senkrecht zur Schrägscheibenfläche erstreckenden Hebelarm besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (77) quaderförmig ausgebildet ist und daß ein U-förmiger Gleitstein (79) den Hebelarm formschlüssig und gleitend umgreift und einen senkrecht vom Hebelarm fortgerichteten Stift (87) trägt, der durch das Gehäuse ragt und in einem geraden Führungsschlitz (138) in einer an dem Gehäuse befestigten Schlitzplatte (136) gleitet
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