DE2644033A1

DE2644033A1 - Verbesserte knickachsen-pumpen und -motore

Info

Publication number: DE2644033A1
Application number: DE19762644033
Authority: DE
Inventors: Richard Joseph Ifield
Original assignee: Ifield Engineering Pty Ltd
Current assignee: Ifield Engineering Pty Ltd
Priority date: 1975-10-01
Filing date: 1976-09-30
Publication date: 1977-04-14
Also published as: US4129063A; DE2644033C2; IT1070362B; GB1503470A; CA1054854A; JPS5256403A; JPS587832B2; FR2333977A1; SE7610849L

Description

Patentanmeldung

Ifield Engineering Pty. Limited, 4-5 Garters Road, Dural, New South Wales/Australien

Verbesserte Knickachsen-Pumpen und -Motore

Die Erfindung betrifft variable Verdrängerpumpen und Motore des "Knickachsen-Typs" bei dem ein Zylinderblock, der mehrere nebeneinanderliegende Zylinder bildet, welche sich in axialer Richtung des Blockes erstrecken, über ein universal Kreuzgelenk von einer Treibscheibe getrieben wird, mit der die Kolben über Kugel-Pfannen-Gelenke verbunden sind, so daß bei Rotation des Blockes die Kolben innerhalb der Zylinder hin und hergehen durch einen Hub, der eine !Funktion des Treibwinkels ist, nämlich des Winkels zwischen der Zylinderblockachse und der Treibzapfenachse, so daß eine Vergrößerung des Treibwinkels den Zylinderhub vergrößert.

Der rotierende Zylinderblock enthält eine ebene Trägerfläche, die mit einer ebenen Trägeroberfläche eines nicht rotierenden Tragblockes in dichtem Kontakt gehalten wird, wobei der nicht rotierende Tragblock Flüssigkeitseinlaß- und -Auslaßkanäle aufweist.

TJm bei Pumpen und Motoren diesen Typs den Treibwinkel und folglich auch den Kolbenhub verändern zu können, muß der Tragblock innerhalb des Gehäuses beweglich angeordnet werden und es

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ist notwendig, abgedichtete Durchläße zwischen den Leitungen in dem Tragblock und entsprechenden Aufnahmen für den Anschluß von Rohren in dem Pumpen- oder Motorgehäuse vorzusehen.

Zur Vereinfachung der Beschreibung, ist nachfolgend zunächst nur noch von Pumpen die Rede, obwohl es bekannt ist, daß in der Regel Pumpen des Knickachsen-Typs auch als Motor funktionieren können, wenn sie mit Druckflüssigkeit beaufschlagt werden.

Bisher waren die Elemente zur Ausbildung von Übertragungsdurchgängen von dem beweglichen Tragblock zu. dem festen Gehäuse kostenungünstig und kompliziert. Bei einem Typ der Pumpen sind die tjbertragungsdurchläße in Form von gewundenen Wegen durch eine Gabelkopfkonstruktion ausgebildet; bei einer anderen Ausführungsform sind Aufnahmen in den gebogenen, sich ergänzenden Lageroberflächen von Tragblock und Gehäuse vorgesehen, wobei komplizierte Dichtungsmaßnahmen erforderlich sind.

Die Resultierende aus den Mittelachsendrücken von den Pumpenzylindern auf den Zylinderblock, fällt auf eine Linie, die sich durch das Zentrum des Mittelhubkolbens erstreckt; jedoch während der Rotation sind in den unter Druck stehenden Zylindern Schwankungen vorhanden und der resultierende Druck schwankt nach jeder Seite des mittleren Druckes auf dieser Linie. Daraus ergeben sich schwankende Kippmomente von beträchtlicher Größe, die auf den Tragblock einwirken, und die daraus resultierenden kleinen Bewegungen des Tragblocks sind die Ursache für viele bei Khickachsen-Pumpen und -Motoren auftretende Hochfrequenzgeräusche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verbesserte Übertragungsdurchläße von dem Tragblock zum Gehäuse zu schaf-fen, durch die keine komplizierten Dichtungen oder Labyrinthdurchläße erforderlich sind und die in besonderen Fällen die Möglichkeit eröffnen, den Tragblock mit ausreichenden Reibungskräften zu beaufschlagen, um seine Oszillation zu verhindern.

Gemäß der Erfindung ist eine Khickachsen-Pumpe oder -Motor geschaffen worden, die einen beweglichen Tragblock hat, um dadurch die Pumpen- oder Motorverdrängung zu verändern, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Flüssigkeitsstrom vom Gehäuse zu und von den Arbeitszylindern durch den Tragblock mittels Elementen von Übertragungshülsen erfolgt, die sich leckdicht zwischen Tragblock und Gehäuse erstrecken.

Vorzugsweise ist der Tragblock mit Übertragungshülsen versehen, die so angeordnet sind, daß, in Kombination mit Hilfskräften, auf den Tragblock übertragene Momente verhindert bzw. auf ein Mindestmaß gebracht sind.

Der Tragblock kann mit einer Hilfskolben- und Zylindereinrichtung versehen sein, die zwischen den beiden Übertragungshülsen angeordnet ist. Vorzugsweise enthält der TragiLock jedoch nur die Übertragungshülsen, wobei der Hilfsmechanismus separat angeordnet ist, um größere Übertragungsdurchläße zu ermöglichen, die bei Anwachsen der Leistung vorzusehen sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Knickachs en-Pumpe

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Fig. 2 eine Teil-Schnittansicht entlang der Linie 2-2

in Pig. 1, mit einer von zwei Übertragungshülsen und

Fig. 3 eine zusammengesetzte Schnittansicht teilweise

entlang der Linie 2-2, jedoch hauptsächlich entlang der Linie 3-3 in Fig. 1.

Wie in den Zeichnungen· gezeigt, enthält die Pumpe 4- ein Gehäuse 5> welches mittels Achslagern 7 und 8 eine Antriebswelle 6 trägt. Mit der Welle 6 ist eine Treibscheibe 9 verbunden, mit der mehrere Kolben 10 mittels Kugel-Pfannen-Gelenke 11 verbunden sind. Die Treibscheibe 9 kann durch gebräuchliche Elemente gehalten werden, wie sie z. B. in dem US-Patent 3 791 703 beschrieben sind, über ein Universal-Kreuzgelenk 13 wird ein Zylinderblock 12 ebenfalls durch die Antriebswelle 6 getrieben, so daß sich bei Rotation des Zylinderbloeks 12 die Kolben 10 innerhalb der Zylinder 14- hin- und herbewegen. Der Zylinderblock 12 enthält eine ebene Tragfläche 15, die mit der benachbarten Tragoberfläche 16 eines nicht rotierenden Tragblocks 17 in dichtem Kontakt gehalten ist.

Ein Flüssigkeitsstrom zu und von dem Tragblock 17 und dem Gehäuse 5 wird bewirkt durch zwei Übertragungshülsen, von denen lediglich eine in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Ein Ende dieser Übertragungshülse 18 ist mit dem Tragblock durch ein Kugel-Pfannen-Gelenk 19 verbunden, während das andere Ende 20 in einem Zylinder 21 gleitet, wenn der Tragblock sich innerhalb des

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Gehäuses 5 entlang einer gebogenen Gleitfläche 22 bewegt. Aufgrund von Wirtschaftlichkeitserwägungen ist es zu bevorzugen, den Tragblock 17 um eine Achse zu bewegen, welche die Achse des Kolbens in der oberen Totpunktstellung an oder nahe des Kugelendenzentrums dieses Kolbens schneidet, so daß ein mit einem Kompressionsraum vergleichbares Volumen innerhalb der Zylinder im Bereich seines kleinsten Wertes für alle Kolbenhübe in der Regel konstant bleiben. Die Pumpenverdrängung kann dann von Null bis zu einem Maximum nur in einer Richtung verstellt werden, jedoch werden dadurch die meisten Betriebserfordernisse erfüllt, wenn eine Verwendung in Kombination mit Hauptstromumkehrventilen erfolgt. Falls erwünscht, kann die Befestigungsart der Übertragungshülsen auch umgekehrt werden, wobei das Kugel-Pfannen-Gelenk im Gehäuse angeordnet ist und der Zylinder 21 im Trägblock ausgeformt ist, oder, alternativ, beide Enden der Hülse gleiten in Zylindern, die im Tragblock und Gehäuse entsprechend ausgeformt sind. In jedem Falle erlaubt die Erfindung den Gebrauch verhältnismäßig einfacher Dichtungen und 24- anstatt komplizierter Dichtungen, die erforderlich sind, wenn Flüssigkeit durch Pforten in der gebogenen Oberfläche 22 geleitet wird.

Die Bewegung des Tragblocks wird bewirkt, durch einen Hilfskolben 25, der auf ein Kugelgelenk 26 wirkt, das auf einem Vorsprung des Tragblockes 17 ausgeformt ist und der durch einen Schlitz in der gebogenen Oberfläche 22 des Gehäuses 5 greift. Der Hilfskolben 25 ist durch eine Rückholfeder 27 derart vorgespannt, daß der Tragblock in dem Falle, daß kein Flüssigkeitsdruck im Hilfszylinder 28 vorhanden ist, die Stellung eines Mini-

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mums der Pumpenverdrängung einnimmt. Flüssigkeitsdruck für die Hilfskolben kann durch jede geeignete Quelle erzeugt werden und durch konventionelle Elemente gesteuert werden, die in Bezug auf die vorliegende Erfindung nicht wichtig sind.

Jede tibertragungshülse 18 stellt einen Durchgangsweg 29 dar, der durch den Durchlaß 30 in dem Tragblock in Verbindung steht mit einem Teilring- oder nierenförmigen Ausgang in der ebenen Tragfläche 16 des Tragblocks, welcher der damit korrespondierenden Fläche 15 des Zylinderblocks 12 gegenüberliegt. In der in Fig. 2 dargestellten Stellung, nähert sich der Kolben 31 dem Ende seines Hubes und drückt dabei Flüssigkeit durch die Pforte 32 in den Durchlaß 30 und daraus über den Durchlaßweg 29 zu einer Auslaßpforte 33,die in dem Pumpengehäuse 5 ausgeformt ist. Die zweite oder Einlaßübertragungshülse (nicht dargestellt) ist in Form und Arbeitsweise identisch mit der Auslaßhülse 18, jedoch ist sie schließlich davon räumlich entfernt und empfängt Flüssigkeit durch die Einlaßpforte 34, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Ton Pforte 34, passiert die eintretende Flüssigkeit durch die Einlaßhülse und in einen Durchlaß innerhalb des Tragblockes, der etwas entfernt aber symmetrisch mit Durchlaß 30 ist und fließt von dort zu der symmetrisch identischen Einlaßpforte in der Tragblockfläche 16. Die Anordnung dieser Pforten ist bekannt und braucht hier nicht weiter beschrieben zu werden.

Die Leitung der Flüssigkeit zu und von den Pumpenzylindern 14 mittels der Übertragungshülsen 18 ermöglicht der Flüssigkeit einen verhältnismäßig freien Durchfluß, der größere Pumpgeschwindigkeiten und Wirtschaftlichkeit erlaubt, als in Fällen möglich

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ist, in denen die Flüssigkeit über gekrümmte Wege in einer Gabelkopfanordnung geleitet wird. Darüberhinaus sind die Dichtungsanordnungen weniger kompliziert als diejenigen, welche für Zusammenwirkende Pforten in gebogenen Oberflächen 21 erforderlich sind. Weiterhin kann bei der gezeigten Ausführung der Tragblock 17 über die Oberfläche 22 mit einer Reibungskraft beaufschlagt werden, welche ausreichend ist, Oszillationsbewegungen des Tragblocks zu verhindern, weiche durch die wechselnden Druckkräfte, hervorgerufen durch den rotierenden Zylinderblock induziert werden. Diese Reibungskraft wird noch durch die Ausnutzung einer Federspannung des Zylinderblockes 12 gegen den Tragblock vergrößert, kann jedoch bei Bedarf durch den Druck des Hilfskolbens 25 oder der Rückholfeder 27 überwunden werden, um erforderliche Änderungen im Pumpenhub zu bewirken. In weiterer Verbesserung sind die Übertragungshülsen 18 vorzugsweise mit dem Hilfskolben derart verbunden, daß durch den Tragblock übertragene Momente vermindert oder vermieden werden.

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Claims

Patentansprüche:

/"I.) Khickachsen-Pumpe oder -Motor mit einem beweglichen Tragblock, um dadurch die Pumpen oder Motorverdrängung zu verändern ,

dadurch gekennzeichnet , daß der !Flüssigkeitsstrom vom Gehäuse zu und. von den Arbeitszylindern durch den Tragblock mittels Elementen von Übertragungshülsen erfolgt, die sich leckdicht zwischen Tragblock und Gehäuse erstrecken.

2^ Khickachsen-Pumpe oder -Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende jeder Übertragungshülse durch ein Kugel-Pfannen-Gelenk gehalten ist und das andere Ende gleitend in einem Zylinder aufgenommen ist.

3u_ Khickachsen-Pumpe oder -Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugel-Pfannen-Gelenk im Tragblock angeordnet ist und daß der Zylinder im Gehäuse angeordnet ist.

4-. Khickachsen-Pumpe oder -Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragblock mittels eines Hilfskolbens in seiner Lage gehalten ist, welcher in einem Zylinder gleitet, der in dem Tragblock zwischen zwei Übertragungshülsen angeordnet ist.

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5·_ Knickachsen-Pumpe oder -Motor nach Anspruch i,2 oder 3, dadurch, gekennzeichnet, daß der Tragblock mittels eines Hilfskolbens in seiner lage gehalten ist, welcher in einem Zylinder gleitet, der in dem Gehäuse angeordnet ist.

6^_ Khickachsen-Pumpe' oder -Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragblock dann gegen eine Stellung vorgespannt ist, die einem Minimum an Pumpen- oder Motorhub entspricht, wenn eine Hilfskraft nicht vorhanden ist.

2j_ KxLickachsen-Pumpe oder -Motor nach Anspruch 4- oder 5, dadurch gekennzeichnet,- daß die Übertragungshülsen und Hilfskolben derart angeordnet sind, daß auf den Tragblock einwirkende Momente während des Betriebs vermindert werden.

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