DE3518090A1

DE3518090A1 - Hydraulikpumpe

Info

Publication number: DE3518090A1
Application number: DE19853518090
Authority: DE
Inventors: Jörg 8770 Lohr Dantlgraber
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1985-05-20
Filing date: 1985-05-20
Publication date: 1986-11-20
Also published as: US4697996A; DE3518090C2; JPS61265373A

Description

Hydraulikpumpe

Die Erfin jung bezieht sich auf eine verstellbare Flügelzellenpumpe mit einem Hubring,der in Horizontalrichtung wie auch vertikal dazu in seiner Höhe verstellbar ist. Die Höheneinstellung für den Hubring erfolgt durch Höheneinstellmittel vorzugsweise in der Form einer Höheneinstellschraube. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Radialkolbenpumpe mit einem verstellbaren Hubring.

Flügelzellenpumpen mit einer einteiligen starren Höheneinstellschraube sind bereits bekannt, wobei aber nachteilig ist. , daß ein Verkippen des Hubrings auftreten kann, was den Ausfall der Pumpe zur Folge hat. Aus der DE-OS 23 57 182 ist ferner eine Flügelzellenpumpe bekannt, bei der das Auftreten eines Kippmomente vermieden wird, bei der aber ein unerwünschter Einfluß auf das Regelverhalten der Pumpe bei einer Verstellung des Hubrings in Horizor.talrichtung auftreten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Flügelzellenpumpe oder eine Radialkolbenpumpe derart auszubilden, daß kein Kippmoment auf den Hubring ausgeübt wird. Weiterhin bezweckt die Erfindung die Flügelzellen- bzw. Radialkolbenpumpe derart auszubilden, daß kein unerwünschter Einfluß auf das Regelverhalten der Pumpe genommen wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Flügelzellen- bzw. Radialkolbenpumpe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art vor, daß die Abstützmittel in der Höheneinstellschraube derart gelagert sind, daß sich bei Verstellung des Hubrings in Horizontalrichtung die Höhen-

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lage Δ _h des Hubrings in einem gewissen Bereich nicht ändert

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben ich aus den Unteransprüchen.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand cer Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt längs der Linie 1-1 in Fig. 2 einer Flügelzellenpumpe gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt längs Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt ähnlich Fig. 2 3urch eine v/eitere bekannte Flügelzellenpumpe, wobei die Schnittlinie längs Linie 3-3 in Fig. verläuft;

Fig. 4 einen Längsschnitt längs Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 einen Querschnitt ähnlich dem schematischen Quer- ?chr:itt der Fig. 3, wobei hier die bekannte Pumpe ".ehr ins einzelne gehend dargestellt ist;

Fig. 6 tinen schematischen Querschnitt ähnlich den Fig. 2 und 3, hier aber längs d~ r Linie 6-6 in Fig. 7, ..;nd zwar die erfindungsgemäße Pumpe gemäß Fig S darstellend;

Fig. 7 einen Schnitt längs Linie 7-7 in Fig. G;

Fig. 8 einen detailierteri Querschnitt ähnlich Fig. 6, und zwar hier durch eine Pumpe der im einzelnen in Fig. b gezeigten Art, wobei aber nur der erfindungs-'.vesentiiche Teil der in Fig. 5 gezeigten Pumpe aargestelit ist.

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In der folgenden Beschreibung wird zunächst anhand der Figuren 1 und 2 auf eine erste Flügelzellenpumpe gemäß dem Stand der Technik und sodann anhand der Figuren 3, 4 und 5 auf eine zweite Flügelzellenpumpe gemäß dem Stand der Technik eingegangen. Fig. 8 veranschaulicht dann die Erfindung im Rahmen einer Flügelzellenpumpe gemäß Fig. 5 und die schematischen Darstellungen gemäß Fig. ^f und 7 dienen zur näheren Erläuterung auch der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Pumpe.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Flügelzellenpumpe beschrieben. Die Erfindung kann jedoch in gleicher Weise auch bei einer Radialkolbenpumpe Verwendung finden.

Kurz gesagt bezieht sich die Erfindung auf die Ausbildung der einen Hubring in der Höhe oder Vertikalrichtung abstützenden Abstützmittel. Die gemäß den Figuren 1-2 und 3-5 bekannten Abstützmittel weisen jeweils Nachteile auf, die durch die erfindungsgemäßen Abstütz.mittel gemäß den Fig. 6 bis 8 vermieden werden.

Dem Fachmann dürften aufgrund seiner Kenntnisse die hier teilweise verwendeten Zeichnungen voll verständlich sein. Insbesondere Fig. 5 zeigt den Aufbau einer Flügelzellenpumpe im Querschnitt im einzelnen und die Fig. 2 zeigt, daß üblicherweise das Gehäuse auf der einen Seite durch eine Steuerscheibe und auf der anderen Seite durch eine Deckelscheibe abgeschlossen ist. Steuerscheibe wie auch Deckelscheibe ihrerseits stützen sich dann am Gehäuse bzw. an einem Gehäusebauteil ab.

Die Flügelzellenpumpe gemäß den Fig. 1 und 2 weist ein Gehäuse 1 auf, in dem ein Hubring 6 verschieblich angeordnet ist. Der Hubring 6 kann in Richtung der Horizontalachse 201 zur Veränderung des Fördervolumens bewegt werden.

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Ferner kann der Hubring 6 in Richtung der Vertikalachse 202, d. h. in seiner Höhe eingestellt werden. Zur Einstellung der Höhe dient die Höheneinstellschraube 200, die in ein im Gehäuse 1 vorhandenes Gewinde entsprechend der gewünschten Höhe einstellbar ist. In Richtung der Längsachse 203 sind zu beiden Sei⁺en im Gehäuse 1 gehaltene Scheiben vorgesehen, und z\v;r auf der einen Seite die Steuerscheibe 205 und auf der ar deren Seite die Deckelscheibe 204. Die hier gezeigten Pumpen gemäß dem Stand der Technik wie auch die erfindungsgemäße Pumpe haben jeweils eine Ansaugniere und eine Ausstoßniere, die beide schematisch in Fig. 5 angedeutet sind. Fig. 2 zeigt daß im Bereich der Ausstoßniere an der Deckelscheibe ein Druckfeld 206 vorhanden ist.

Die gemäß dem Stand der Technik der Fig. 1 und 2 verwendete einteilige starre Höheneinstellschraube 200 hat nun den Vorteil, daß der Hubring 6 bei einer Verschiebung in Richtung der Horizontajachse 201 an der Höhenstellschraube 200 abrollt, c. h. die Höhenlage des Hubrings 6 ändert sich bei dieser Verschiebung nicht. Allerdings hat die Verwendung der einteiligen starren Höhenstellschraube 200 auch Nachteile. Wenn nämlich die am Hubring 6 anliegende Planfläche der Höhenstellschraube schraube 200 nicht parallel zur Mantellinie des Hubrings verläuft, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, so entsteht ein Kippmoment F χ a. Dabei ist F die durch den Systemdruck der Pumpe auf den Hubring 6 ausgeübte Kraft, die in Vertikalrichtung, d. h. nach oben wirkt, und von einer gleich großen Kraft F der Höhenstellschraube 200 aufgenommen wird.

Im Normalbetrieb der Pumpe wird die Deckelscheibe 204 durch die von außen wirkende Kraft Fa des Druckfeldes 4 entgegen einer von innen wirkenden Kraft Fi gegen den Hubring 6 gedruckt. Die Kraft Fa muß größer sein als die Kraft Fi, damit kein Spalt zwischen der Deckelscheibe 204 _un<j <j_em Hubring 6 entsteht. Wenn Fa größer Fi ist, so wirken von der

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Deckel scheibe 204 die Kräfte F₁ und Fp auf den K-jbring. Wenn nun aber das Kippmoment F χ a größer F_ χ b ist, so würde die deckel scheibe 204 im Angriffspunkt der Kraft Fp vom Hubring 6 abheben, was zu einem Ausfall der Pumpe führen würde. Wie Fig. 2 zeigt, ist ^: mit a der Abstand des Angriffspunkts der Kraft F gegenüber der Vertikallinie 202 bezeichnet. Mit b ist der mittlere Durchmesser des Hubrings 6 bezeichnet. Mit 2 ist der Rotor und mit 5 sind die Flügel bezeichnet.

Bei der bekannten Pumpenkonstruktion gemäß den Fig. 5. 4 und ist die einteilige Höhenstellschraube 200 gemäß Fig. i und 2 durch eine Höher.stellschraube 20 sowie Abstützmittei 175 ersetzt. Die Abstützmittel 175 weisen einen Abstützkörper 17 in der Form eines Bolzens auf und ferner eine im Abstützkörper 17 wie auch der Höhenstellschraube 20 gelagerte Kugel 18. Einzelheiten dieser Konstruktion sind in Fig. 5 beschrieben. Bevor auf die Vor- und Nachteile dieser bekannten Konstruktion gemäß den Figuren 3, 4 und 5 eingegangen wird, sei zunächst anhand der Fig. 5 die Flügelzellenpumpe im einzelnen beschrieben, da weiter unten anhand der Fig. 6-8 aufbauend auf dieser Beschreibung die Erfindung erläutert werden soll.

In der Figur 5 1st mit 1 das Pumpengehäuse and mit 2 der Rotor bezeichnet, der auf der Welle 3 drehfest angeordnet ist. In Schlitzen 4 sind die Flügel 5 gleitend geführt. Die nach außen gerichteten Flügelenden Sa liegen an der inneren Fläche 6a des Lauf ringes 6 gleitend an. An der Süßeren Fläche 6b ist der Laufring 6 an einander gegenüber liegenden Seiten durch hydraulisch zu betätigende Anstellkolben 7 und 8 eingespannt. Die Begrenzung des Anstellkolbens 7 in Richtung maximaler Fördermenge erfolgt durch die Abstützschraube 9, die mittels eines Dichtungsringes Io im Bereich einer kolbenförmigen Verlängerung

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nach außen abgedichtet ist und mittels einer Kontermutter 11 gegen unbeabsichtigtes Verstellen abgesichert ist. Die Abstützechraube 9 ist in einem Abschlußdeckel 12, der den Raum 7a des Kolbens 7 mittels eines Dichtungsringes 13 flüssigkeitsdicht j

abschließt, angeordnet. Eine Ansaugniere und eine Ausstoßniere sind gestrichelt schematisch angedeutet.

Bei einer Drehrichtung des Rotors in Richtung des Pfeiles 14

befinden sich die unter Druck stehenden von den Flügeln 5 eingelöst ütζkörper 17 , , schlossenen Zellen 15 im dem . zugewandten von dem Rotor und dem Laufring gebildeten Sichelraum 16. Infolgedessen stützt sich der Laufring 6 an dieser Seite am Abstützkörper 17 a Am * ist an dessen dem Laufring abgewandten Ende 17a

eine Ausnehmung 17b vorgesehen, die eine Kugel 18 formschlüssig aufnimmt. Die Kugel 18 stützt sich einerseits an der kegelförmigen Fläche 17c der Ausnehmung 17b sowie andererseits an der kalottenfönnigen Ausnehmung 19a einer Druckscheibe 19 ab, die in der Anstellschraube 2o eingelassen ist. Die Anstellschraube 2o ist unmittelbar in das Pumpengehäuse 1 eingeschraub* und ist mit einer Ausnehmung 2oa versehen, die den Abstützkörpej umschließt und damit eine besonders raumsparende Anordnung des J Stützkörpers im Pumpengehäuse gewährleistet. Die Anstellschraube 2o ist ebenfalls durch eine Kontermutter 21 gegen unbeabsichtigtes Verdrehen gesichert.

Der Radius der kalottenförmigen Ausnehmung 19a der Druckscheibe

damit größer als das normale Passunas;

ist etwas größer als der Radius der Kugel 18Λ Damit ist sichergestellt, daß ein Rückstellmoment in Richtung der gezeigten

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Ausgangsstellung von Laufring und ÄbstOtzkörper Ehalten wird. Die mit der Außenfläche 6b des Laufringes in Kraftschluß stehende Fläche I7d des Abstützkörpers . weist einen in Verschieberichtung des Laufringes 6 entsprechend dem Pfeil 22 verlaufenden Radius R

auf, der größer ist als die Strecke zwischen der Berührungslinie 23 zwischen Laufring und der Fläche I7d des Abstützkörpers und dem Berührungspunkt 24 zwischen Kugel*18 und kalottenförmiger Ausnehmung 19a der Druckscheibe 19.

Wird der Laufring mittels der Anstellkolben 7 und 8 in die eine oder andere Verschieberichtung entsprechend dem Pfeil 22 verschoben, wälzt sich die Außenfläche 6b des Laufringes 6

an der Fläche 17d des Abstützkörpers lj^ _{wobei Bich} letzterer Ober die Kugel 18 an der kalottenförmigen Ausnehmung 19a der Druckscheibe 19 abwälzt. Hierbei ist gleichzeitig eine geringfügige Verlagerung des ^A/^{Stütlkörper}fn¹Richtung der Rotorachse A verbunden, die die Verlagerung der Berührungslinie 23 infolge der Abwälzbewegung des Laufringes 6 am Abstützk per 17 in Richtung der Rotorachse A ausgleicht. Eine Verlagerung des Laufringes quer zu dessen Verstellrichtung infolge der Anstellkolben 7, 8 ist somit ausgeschlossen.Damit ist gleich zeitig eine reibungsbehaftete Verschiebung des Laufringes gegenüber den Andrückflächen 7b, 8a der Anstellkolben 7 bzw. 8 ausgeschlossen, so daß sich eine veitgehend hysteresisfreie Verstellung der Flügelzellenpumpe ergibt.

Copy

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Ein Anstellen des Laufringes 6 quer zur Anstellrichtung der Anstellkolben 7,8 erfolgt in einfacher Weise durch entsprechende: Hinein- oder Herausdrehen der die Druckscheibe 19 tragenden Anstellschraube 2o mit Gewinde 2ob.

Obwohl die Konstruktion gemäß den Fig. 3-5 weitgehend zufriedenstellend arbeitet, so ergibt sich d:>ch ir.soferne ein Nachteil, als wegen der geringen Reibung ces Kugelgelenks, gebildet durch Abstützkörper 7 und Kugel 15, bei jeder Verschiebung des Hubrings 6 in horizontaler Richtung, d.h. in Richtung der Horizcntalachse 201, der Hubring 6 und der den Abstützkörper 17 bildende Bolzen um den Mitelpunkt der Kugel 18 schwenken, wie dies in Fig. dargestellt ist. Durch dieses Verschwenken, ändert sich bei jeder Verstellung 'e¹' in Horizontalrichtung auch die Höhenlage Δ des Hubrings 6. Dies führt zur Änderung der Vorverdichtung und damit zu einem unerwünschten Einfluß auf das Regelverhalten.

Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß zur Verbeserung des Stabilitätsverhaltens der Pumpe es wünschenswert wäre, wenn die Höhenlage des Hubrings bei dessen Verstellung in Horizontalrichtung längs Achse 201 konstant bliebe, und zwar wenigstens im Bereich der Verstellung von ein Drittel der maximalen Exzentrizität, "e".

Um dies zu erreichen, sieht die Erfindung Abstützmittel für den Hubring vor, die in der Anstellschraube 20 derart gelagert sind, daß eine Änderung der Höhenlage & des Hubrings nicht auftritt. Die Abstützmittel weisen vorzugsweise einen einteiligen Abstützkörper auf. Mit einteilig soll dabei ausgedrückt werden, daß anders als bei der Konstruktion gemäß den Figuren 3-5 wo ir, dem Abstützkörper 17 noch eine Kugel 18 Verwendung findet, nur ein starres Bauteil verwendet wird.

Die Erfindung wird im einzelnen anhand der Fig. 6-8 beschrieben. Fig. 8 zeigt die erfindungsgemäßen Abstützmittel in einem Teilschnitt einer Pumpe der Art gemäß Fig. 5. Die Fig. 6 und 7 zeigen schematich die für die Beschreibung der Erfindung wesentlichen Kräfte. In Fig.

ist der Hubring mit ausgezogenen Linien in seiner der Null-Förderung entsprechenden Position dargestellt,und gestrichelt ist der Hubring 6 in einer in Horizontalrichtung verschobenen Position gezeigt. Die Verschiebung ist mit e/3 bezeichnet, d.h. die dargestellte Verschiebung beträgt ein Drittel eier möglichen Maximal verschiebung e.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Ac stützmittel durch den einteiligen Abstützkerper 170 gebildet. Der Abstützkörper 170 ist zum einen in der Stellschraube 20 verschwenkbar gelagert und stützt sich andererseits an der Außenmantelfläche 66 des Hubrings 6 ab. Der Abstützkörper· 170 weist einen Kugelkalottenabschnitt 171 zur Lagerung in der Anstellschraube 20 auf und ferner zur Anlage am Hubring 6 einen Zylinderabschnitt 172. Insgesamt kann man den Abstützkörper 17C als pilzförmig bezeichnen. Der Kugelkalottenabschnitt 171 ist in einer entsprechend geformten Ausnehmung 173 der Anstellschraube 20 verschwenkbar gelagert. Der Durchmesser des Zylinderabschnitts 172 ist etwas kleiner als cer größte Durchmesser des Kugelkalottenabschnitts 171. Der Mittelpunkt des Radius r des Kugelkalottenabschnitts liegt vorzugsweise - aber nicht notwendigerweise - auf der Mittelachse des Zylinderabschnitts 172.

Die mit der Außenmantelfläche 6b des Hubrings 6 in Kraftschluß stehende Fläche 17d des Abstützkörpers 170 soll eben ausgebildet sein.

Ferner ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dar- zum Ausgleich einer Abweichung der Mantellinie des H;..brings 6 gegenüber der Berührungsfläche 17d des Abstützkörpers 1^0 folgende Bedingung erfüllt sein muß: Fxa.^~xiixr, woraus folgt a > μ κ r.

Dabei ist mit F ähnlich wie in den Fig. 1-4 die von Hubring 6 auf den Abstutzkörper 170 ausgeübte Kraft bezeichnet, a ist der Radius des Zvlinderabschnitts 172, d.h. der Berührungsfläche 17d des Abstützkörpers 170. μ ist der Reibungsfaktor, der zwischen dem Kalottenabschnitt 171 und der Ausnehmung 173 auftritt.

Durch Einhalten der Bedingung a>u χ r wird also sichergestellt , daß eine Verkantung des Hubrings 6 nicht auftritt.

Damit ferner während eines Verstellvorgangs des Hubring;·: 6 in Axialrichtung (Längsachse 201) ein Abrollen des Hubrings 6 im Bereich des Hubs bis e/3 gewährleistet ist, muß ferner folgendes gelten: rxFx\i>Fx e/3. Daraus folgt r χ μ > e/3.

Vorteilhafterweise erfolgt somit die Auslegung des Abstützkörpers 170 derart, daß sowohl die Bedingung, daß a größer ist als das Produkt aus μ und r erfüllt ist, wie auch die Bedingung, daß das Produkt aus r und μ größer ist als 1/3 e

Claims

IN-7831 hyorauljkpumpe 121.1043W Ansprüche

1. Verstellbare Flügelzellenpumpe oder Radialkolbenpumpe, die folgendes aufweist: ein Gehäuse, in dem innerhalb eines Hubrings (6) ein Rotor (2) drehbar angeordnet ist, Kittel zur Verstellung des Hubrings (G) zur Veränderung der Fördermenge in horizontaler Richtung, d.h. längs einer Achse (201), und

Abstützmittel (170), angeordnet in einer Höhenstellschraube (20) zur Einstellung der Höhenlage Δ . des Hubrings (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützmittel in der Höheneinstellschraube derart gelagert sind, daß sich bei Verstellung des Hubrings in Horizontalrichtung die Höhenlage A, des Hubrings (6) nicht ändert.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützrr.ittei einen einstückigen Abstützkörper aufweisen, der eine Kugelfläche zur schwenkbaren Lagerung in der Stellschraube (20'· besitzt und eine Anlagefläche (17d) zur Anlage an der Mantelfläche des Hubrings (6).

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützkörper (170) einen Kugelkalottenabschnitt (171) und einen Zylinderabschnitt (172) aufweist.

4. Flügelzellenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (17d) des Abstützkörpers (170) plan ausgebildet ist.

5. Flügelzellenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützfläche (17d) des Abstützkörpers ballig mit einem Radius R ausgebildet ist.

6. Flügelzellenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß a>n χ r ist. wobei a der Radius des Zylinderteils, μ der Reibungsfaktor und r der Radius des Kugelkalottenabschnitts ist.

7. Flügelzellenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß r χ μ e/3, wobei r der Radius des Kugelkalottenabschnitts (171) ist, μ der Reibungsfaktor und e die maximale Exzentrizität des Hubrings in Richtung der Achse (201) ist.

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