DE2443599A1 - Verdraengermaschine - Google Patents

Description

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• ROBERT BOSCH GMBH₅ 7 Stuttgart 1

Verdrängermaschine

Die Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine, insbesondere Radialkolbenmaschine, mit einem Verdrängerkörper aufnehmenden Rotor, deren Enden, insbesondere über mit ihnen verbundenen Gleitschuhen, an einem Verstellglied gleiten, das zwecks Verändern der Förder- oder Schluckmenge der Maschine nur durch die Kräfte der Verdrängerkörper entgegen der Kraft einer Feder und einer Widerstandsfläche, auf der es sich abstützt, exzentrisch zum Rotor verstellt wird.

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Bei einer derartigen bekannten Verdrängermaschine ist die Widerstandsfläche als gegenüber dem Verstellglied schräg ansteigende, nicht verstellbare Fläche ausgebildet. Durch die von den druckbeaufschlagten Verdrängerkörpern auf das Verstellglied ausgeübten Kräfte wandert dieses auf der schrägen Widerstandsflache hoch, wodurch das Fördervolumen bei etwa gleichbleibendem Förderdruck kleiner wird,und umgekehrt. Mit einer derartigen Ausbildung kann also nur eine Regelung auf konstanten Druck erreicht werden.

Es ist auch bekannt, das Drehmoment oder die Leistung verstellbarer Verdrängermaschinen mit Hilfe eines zweiarmigen Hebels zu regeln, der einerseits vom Förderdruck der Pumpe, andererseits von einer Reglerfeder belastet ist. Der Förderdruck wirkt auf einen Vorsteuerkolben, der entsprechend der Kraft einer Reglerfeder und der Wirkung des Förderdrucks einen die Pumpe einstellenden Servokolben steuert. Im Gleichgewichtszustand ist das Produkt aus Förderdruck und Fördervolumen konstant. Eine solche Einrichtung ergibt eine sehr genaue Leistungshyperbel, ist aber aufwendig im Aufbau.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Verdrängermaschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, deren Leistung oder Drehmoment, auf sehr einfache Weise konstant gehalten werden kann.

Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Widerstandsfläche derart gekrümmt ausgebildet ist, dass beim Verstellen des Verstellglieds das Produkt aus Förderdruck und Fördermenge stets konstant bleibt.

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Auf diese Weise wird durch Verwenden nur zweier einfacher Teile eine recht genaue Drehmoment- oder Leistungsregelung erreicht. Es sind also nicht die sonst üblichen komplizierten hydraulischen und mechanischen Hilfsglieder notwendig.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

. 1 einen Längsschnitt durch eine Radialkolbenpumpe;

Fig. 2 eine teilweise Ansicht der Radialkolbenmaschine in Richtung des Pfeils A;

Fig. 3 eine schematische Ansicht der Radialkolbenmaschine ;

Fig. 4 ein Kräftedreieck;

Fig. 5 ein Diagramm.

Die Radialkolbenpumpe besitzt ein Gehäuse 10 mit einem zylindrischen Innenraum 11, welcher durch einen Deckel verschlossen ist. Im Deckel 12 ist mit Hilfe eines Axiallagers 13 eine Antriebswelle 14 gelagert, welche über eine Kupplung 15 den Rotor 16 der Pumpe antreibt. Im Rotor sind sternförmig mehrere Bohrungen 17 ausgebildet, in denen Kolben 18 dicht gleitend geführt sind. Diese stützen sich über Gleitschuhe 19 an einem als Verstellglied dienenden Hubring 20 ab.

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Der Hubring ist zwecks Indern der !Fördermenge der Pumpe exzentrisch verstellbar. Zu diesem Zweck liegt er

auf einer Rollbahn 21 auf, die an einem Bolzen 22 ausgebildet ist. Dieser Bolzen taucht ebenfalls in den Innenraum 11 und ist an einem Hebel 23 befestigt, welcher selbst wiederum mit Hilfe einer Schraube 24 am Gehäuse 10 festgeschraubt ist. Zu diesem Zweck ist am Gehäuse eine Ausnehmung 25 ausgebildet.

Wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, ist der Hubring 20 gegenüber dem Rotor 16, der auf einem fest im Gehäuse angeordneten Steuerzapfen 25 drehbar gelagert ist, exzentrisch verstellbar. Die Exzentrizität ist mit e bezeichnet. Der Steuerzapfen 25 hat über Schlitze 25', 25" Verbindung zu den Bohrungen 17 und dient für die Zu- und Abfuhr des Druckmittels.

Auf den Hubring wirkt in Richtung seiner exzentrischen Verstellbarkeit eine Feder 26 ein. Sie liegt auf der Seite des Hubrings, auf die er durch die auf ihn einwirkenden Druckkräfte der Kolben verschoben wird. Dreht sich der Rotor entgegen dem Uhrzeigersinn (s. Pfeil b), so versuchen die im Druckhub befindlichen Kolben diesen nach rechts entgegen der Kraft der Feder 26 zu verstellen.

Auf den Hubring wirken folgende Kräfte: Eine Kraft V als Auflagekraft des Hubrings an der Rollbahn 21 des Bolzens 22, eine Kraft R als resultierende Kraft der auf den Hubring einwirkenden Kolben 18 und die Kraft Fst der Feder 26. Die Neigung der Rollbahn und damit die Kraft W werden so gewählt, dass die drei Kräfte W, R und Fst beim verlangten

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Drehmoment im Gleichgewicht sind (s. Fig. 4). ·

Der Bolzen 22 ist mit Hilfe des Hebels 23 schwenkbar am Gehäuse 10 angeordnet und wird in seiner Lage durch die Schraube 24· festgeklemmt. Die Rollbahn 21 besitzt eine •konkave Krümmung. Deren Form ist aus dem Diagramm nach der Fig. 5 zu entnehmen. Diese Figur zeigt zwei Kurven c und d, die für zwei verschiedene Drehzahlen, z.B. Kurve c für η = 2000 U/min, Kurve d für η = 1000 U/min gedacht sind. Im Diagramm nach der Figur 5 sind auf der Abszisse die Exzentrizitäten e aufgetragen, auf der Ordinate der Tangens des Winkels <.·<. . Jeder Exzentrizität e ist ein bestimmter Tangens o6 zuzuordnen. Diese Zuordnung ergibt die Krümmung c, welche auf den Bolzen 22 als Rollbahn 21 zu übertragen ist·. Für jede Drehzahl ist eine neue Kurve zu ermitteln und danach eine neue Rollbahn herzustellen. Wird eine Maschine stets mit der gleichen Drehzahl betrieben, so ist nur ein einziger Bolzen 22 notwendig. Wie das Diagramm auch zeigt, ist der Unterschied in der Krümmung c und d nicht sehr gross, so dass Zwischendrehzahlen von η = 1000 - 2000 U/min noch von dem einen oder anderen Bolzen gefahren werden können. Dies wird auch noch dadurch ermöglicht, dass der Bolzen und damit die Rollbahn 21 verdreht werden können. Durch dieses Verdrehen kann auch die Leistungshyperbel etwas verändert werden. Dadurch wird also die Anpassungsfähigkeit und Variationsmöglichkeit verbessert.

Dreht sich der Rotor entgegen dem Uhrzeigersinn, so versuchen die Kolben den Hubring 20 auf kleinere Exzentrizität zu stellen, welchen Kräften die Feder 26 mit der Kraft Fst entgegenwirkt. Die Grosse dieser Kraft ist abhängig vom Förderdruck und von der Neigung der Rollbahn 21. Durch die

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oben beschriebene Auswahl der jeder Exzentrizität zuzuordnenden Rollbahnneigung wird erreicht, dass das Produkt ρ . e proportional ρ . V" proportional M konstant bleibt. Hierbei bedeuten ρ der Förderdruck, e die Exzentrizität, Y das Fördervolumen und M das theoretische Drehmoment der .Pumpe. Mit zunehmendem Förderdruck und damit zunehmender Kraft R wandert der Hubring 20 an der Schräge der Rollbahn entlang. In einem Diagramm, in welchem auf der Ordinate das Fördervolumen, auf der Abszisse der Förderdruck aufgetragen sind, ergibt sich hierdurch eine Hyperbel. Auf jedem Hyperbelpunkt ist ρ . V = konstant.

Der Bolzen 22 kann durch Lösen der Schraube 24 leicht verdreht oder durch einen anderen mit einer anderen Rollbahn ausgetauscht v/erden. Da die zur Regelung notwendigen Winkel £>> sehr klein sind, verstellt sich der Hubring 20 nur sehr wenig aus der Kittelebene heraus nach oben. Die beschriebene Einrichtung eignet sich besonders gut für Radialkolben- und Flügelζeilenmaschinen.

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Claims (6)

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   Ansprüche

   ι 1 J Verdrängermaschine, insbesondere Radialkolbenmaschine, mit einem Verdrängerkorper aufnehmenden Rotor, deren Enden, insbesondere über mit ihnen verbundenen GIeitschuhen, an einem Verstellglied gleiten, das zwecks Verändern der Forder- .oder Schluckmenge der Maschine nur durch die Kräfte der Verdrängerkorper entgegen der Kraft einer Feder und einer Widerstandsfläche, auf der es sich abstützt, exzentrisch zum Rotor verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Viderstandsflache (21) derart gekrümmt ausgebildet ist, dass beim Verstellen des Verstellglieds (2o) das Produkt aus Förderdruck und Fördermenge stets konstant bleibt.
2. 2. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsfläche (21) konkav ausgebildet ist.

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3. 3· Verdrangermaschine nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der"Neigungswinkel der Widerstandsfläche veränderbar ist»
4. 4. Verdrängermaschine nach einem der Ansprüche 1-3} dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsflache an einem Bolzen

   (22) ausgebildet ist, der an einem νerschwenkbaren Hebel

   (23) angeordnet ist.
5. 5· Verdrängermaschine nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (16) auf einem feststehenden Steuerzapfen (25) angeordnet ist, dass die Widerstandsfläche (21) gegenüber der Symmetrieebene des Steuerzapfens geneigt ist und dass die Wirkrichtung der Feder (26) etwa parallel zu dieser Symmetrieebene verläuft.
6. 6. Verdrängermaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (23) mit Hilfe einer Schraube (24) am Gehäuse der Maschine befestigt ist.

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   7· Verdrängermaschine nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das"Verstellglied (20) als Hubring ausgebildet ist und die Verdrängerkörper Kolben (18) sind.

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