DE2244844C3 - - Google Patents

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 Verdrängungssteuermechanismus auf eine bestimmte Verwendung der Axialkolbenmaschine ausgerichtet ist. Eine anderweitige Verwendung der Maschine würde eine andere Art von Verdrängungssteuermechanismus erfordern, der sich jedoch nur durch eine anderweitige Gehäusekonstruktion in Anpassung an den jeweiligen Verdrängungssteuermechanismus bewerkstelligen ließe.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, bei 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 Gleitstein den Hebelarm formschlüssig und gleitend umgreift und einen senkrecht vom Hebelarm fortgerichteten Stift trägt, der durch das Gehäuse ragt und in einem geraden Führungsschlitz in einer an dem Gehäuse befestigten Schlitzplatte gleitet.

Der Verdrängungs-Steuer- bzw. Verstellmechanismus 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, tür 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;

Fig.2 einen teilweisen Querschnitt durch die Axialkolbenmaschine längs der Linie 4-4 in F i g. 1;

Fig. 3 einen Ausschnitt der in Fig. 1 dargestellten Axialkolbenmaschine in auseinandergezogener, schaubildlicher Darstellung.

hi Fi g. 1 ist eine Axialkolbenmaschine in Form einer 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 durch den 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 dargestelltes Halteteil, das als Befestigungsflansch ausgebildet ist, um die Pumpe 10 montieren zu können.

Die Gehäuseboh.ung 18 bildet eine Kammer 32, innerhalb der eine Rolationseinrichtung 33 angeordnet ist. Die Rotationseinrichtung 33 besitzt eine Zylindertrommel 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 Zylinderöffnungen 40 verbindet jede Zylinderbohrung 36 mit einer Stirnfläche 42 der Zylindertrommel 34. Jeder Kolben 38 hat ein kugelförmiges Ende 44 mit einem aufgezogenen Gelenkschuh 46. Die Zylindertrommel 34 ist axial zwischen einer Ventilfläche 48, die von der Innenfläche

JO des Deckels 20 gebildet wird, und einer neigbaren Schrägscheibeneinrichlung 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 Zylinderöffnungen 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 Ausgangsöffnungen 53 und 51 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

4¹) 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 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 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

bo 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

Sprengring 82 gehalten wird.

Die Zylindertrommel 34 ist mit einer Büchse 84 versehen, die bündig in einen abgesetzter 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 nnher beschriebe! 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 Fig. 1 ersichtlich, wird den Kolben 38 aufgrund der Neigung der Schrägscheibeneinrichtung 50 eine wechselseitige Hubbewegung erteilt, wenn sich die Zylindertrommel 34 dreht. Daraus ergibt sich eine relative abwechselnde Bewegung zwischen der sich drehenden Zylindertrommel 34 und den Kolben 38. wodurch in den Zylinderbohrungen 36 abwechselnd 2·) 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, jo 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. j-,

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 U-förmig. Die Antriebswelle 68 ist durch 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 6B ausgerichtet.

Die Stütze 57 enthält ein Paar axial vorspringende Seitenwände 65, von denen jede eine kreisbogenförmige Lagerfläche 67 zur Abstützung des beweglichen 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 Schrägscheibenkörper 55 weist an seinen Stirnseiten ein Paar sich transversal erstreckender, aufeinander ausgerichteter Slütznocken 69 und 71 (Fig.3) mit kreisbogenförmigen Lagerflächen 73 auf, die mit den kreisbogenförmigen Lager^fls Λ-1> 67 der vorspringen- μ den Seitenwände 65 so in Eingriff stehen, daß der Schrägscheibenkörper 55 sich innerhalb der Lagerflächen 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 b5 beschrieben wird. Der Schrägscheibenkörper 55 ist somit wiegengelagert.

Der Stütznocken 71 des Schrägscheibenkörpers 55 weist einen Hebelarm 77 auf,der an dem Stülznocken 71 des Schrägscheibenköroers 55 angeformt ist und sich senkrecht zur Schrägscheibenfläehe vom Stütznocken 71 weg erstreckt Dieser Hebelarm 77 ist quaderförmig ausgebildet Ferner ist ein U-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 Schutzplatte 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 Fig. 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 Zentralpunkt 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 über die Kolben 38 und den Schrägscheibenkörper 55 übertragenen Last standzuhalten und setzt gleichzeitig der Drehbewegung des Schrägscheibenkörpers 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 beide 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 Lagerfläche 93 bis zu deren Grunde gemessen wird. Dadurch wird sichergestellt, daß der Schrägscheibenkörper 55 die auf ihn ausgeübten Belastungen aushält. Der vom Stütznocken 71 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 Lagerflächen 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.

Da die Peripherie der Stütze 57 rechtwinklig und die 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 Hebeiarm 77, den Gleitstein 79, den Stift 87 und eine geeignete Einrichtung zur Steuerung der Verdrängung, wie z. B. eine austauschbare Einrichtung ermöglicht

Aus der Fig.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 Drehbewegung des Stifts 87 innerhalb der Bohrung 85 und die Hin- und Herbewegung des U-förmigen Gleitsteins 79 auf dem Hebeiarm 77 ermöglichen, daß der Gleitstein 79 die lineare Bewegung des Stiftes 87 in eine bogenförmige Bewegung auf den Hebeiarm 77 und

ic 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 ist, die Stirnfläche 93 des Schrägscheibenkörpers 55 in entgegengesetzter Richtung maximal zu neigen, d. h. die

•?o 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 druckkompensierten 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(Fi g. 3) bestimmt. Die druckkompensierte Einrichtung 134 zur 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 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

•»5 140 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 und dafür starr am Bctätigüiigskclbcn der Steuerungseinrichtung
Einrichtung
immer sei.

befestigt sein kann,
zur Steuerung der

welcher Art diese Verdrängung auch

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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 Gleitste'.n (79) den Hebelarm formschlüssig und gleitend umgreift und einen senkrecht vom Hebelarm fortgerichteteii Stift (87) trägt, der durch das Gehäuse ragt und in einem geraden Führungsschlitz (138) in einer an dem Gehäuse befestigten Schlitzplatte (136) gleitet.