DE3520233C1

DE3520233C1 - Kolbenpumpe mit rotierendem Kolben

Info

Publication number: DE3520233C1
Application number: DE3520233A
Authority: DE
Inventors: Franz 6305 Buseck Orlita
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-06-05
Filing date: 1985-06-05
Publication date: 1986-07-31
Also published as: JPH0641748B2; US4708605A; ATE48677T1; EP0204263B1; JPS6238881A; DE3667524D1; EP0204263A3; EP0204263A2

Description

'/2 · r ■ (1— cos λ),

jedoch vorzugsweise nur um den Betrag 1,1 · V₂ -T-(I-COs λ)

größer ist als die Abmessung (b) der Mulden (65,67; 78, 79) quer zu ihrer Längsrichtung, wobei r der Kurbelradius und oc der Winkel zwischen Kolbenachse (46) und Drehachse (37) der Kurbel (28) ist.

4. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzkörper (30,77) eine Kugel ist und die Mulden (65,67; 78, 79) mindestens in Querschnitten tangential zur Umlaufrichtung kreisförmige Querschnitte aufweisen.

5. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein vorzugsweise elastisches Klammerelement (68; 82), das die Mulden (65,67; 78,79) enthaltende Muldenkörper (64,66; 80, 81) umgreift und die Mulden (65,67; 78,79) vorzugsweise elastisch gegen den Wälzkörper (30; 77) drückt.

6. Kolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Klammerelement als federnder Ring ausgebildet ist, vorzugsweise als elastisch aufweitbarer aufgeschnittener Ring (68; 82).

7. Kolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der federnde Ring (68; 82) in Nuten (69, 70) an den Muldenkörpern (64, 66; 80, 81) eingreift und dadurch seine Lage quer zu seiner Ebene fixiert ist.

8. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene des Ringes (68; 82) mindestens annähernd durch den Mittelpunkt des Wälzkörpers (30; 77) verläuft.

9. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kolben (5) und Pumpenwelle (3) relativ zueinander so verstellbar sind, daß der Winkel (p) zwischen Drehachse (37) der Kurbel (28) und Kolbenachse (46) veränderbar ist.

10. Kolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zylinderbohrung (43) in einem drehbaren Zylinderkörper (4) befindet, der in einem Pumpengehäuse (1) gelagert ist, wobei die Achse (36) des Zylinderkörpers (4) schräg zur Achse (37) der Kurbel (38) und die Achse (46) der Zylinderbohrung (43) schräg zur Drehachse (36) des Zylin-derkörpers (4) liegt.

11. Kolbenpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Achse (46) der Zylinderbohrung (43) und der Achse (36) des Zylinderkörpers gleich groß ist wie der Winkel zwischen der Achse (36) des Zylinderkörpers und der Achse (37) der Kurbel (28).

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50 Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe mit einem rotierenden und in einer Zylinderbohrung hin- und herbeweglichen Kolben und mit einer rotierenden Kurbel, mit der der Kolben gelenkig verbunden ist, wobei die Kolbenachse und die Drehachse der Kurbel einander schneiden und Kurbel und Kolben drehantriebsmäßig miteinander gekuppelt sind und wobei das Gelenk Abwälzflächen aufweist, die sich an der Kurbel und am Kolben befinden.

Pumpen mit drehbarem Kolben haben den Vorteil, daß sie als Steuerkolbenpumpen ausgebildet werden können, bei denen der Kolben als Drehschieber wirksam ist. Solche Pumpen haben ein Minimum an beweglichen Teilen und sind außerordentlich robust. Um die Drehschieberfunktion zu gewährleisten, muß das Gelenk zwischen Kurbel und Kolben so ausgebildet werden, daß Winkelveränderungen möglich sind, jedoch der Kolben sicher und möglichst spielfrei in eine Drehbewegung versetzt wird. Dadurch werden besondere Anforderungen an das Gelenk gestellt.

Bei einer bekannten Pumpe (DE-PS 5 09 222) ist die Kurbel über ein Kugelgelenk mit dem Kolben verbunden. Das Kugelgelenk ist verschleißanfällig wegen der ständigen Gleitbewegungen zwischen Kugel und Kugelpfanne, was schnell zu einem Spiel im Kugelgelenk führen kann. Dies hat Geräuschentwicklung und auch Änderungen der Fördercharakteristik zur Folge. Es muß deshalb entweder eine gute Schmierung vorgesehen werden oder aber eine geringe Lebensdauer in Kauf genommen werden.

Bekannt sind auch Pumpen der eingangs genannten Art (EP-OS 01 16 165), bei denen in der gelenkigen Verbindung zwischen Kurbel und Kolben Gleitbewegungen weitgehend vermieden werden, wodurch eine hohe Lebensdauer erzielt wird. Bei einer in der genannten Druckschrift beschriebenen Lösung wälzt sich eine Ke-

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gelfläche auf einer ebenen Fläche ab. Zwar erhält man In diesem Falle muß, wie bei der bekannten Pumpe der

dabei günstige Pressungsverhältnisse zwischen den eingangs genannten Art, eine Feder vorgesehen wer-

Wälzflachen, jedoch nur bei einem bestimmten Schräg- den, die die beim Saughub auftretenden Kräfte auf-

stellungswinkel. Der Förderhub dieser Pumpe kann des- nimmt.

halb nicht ohne weiteres durch Veränderung der Äch- 5 Die Mulden sind vorzugsweise länglich ausgebildet sen-Schrägstellung verändert werden. In der EP-OS und so orientiert, wie dies im Anspruch 3 angegeben ist. 01 16 165 ist auch eine Lösung beschrieben (Fig. 4, .5 Mit solchen länglichen Mulden wird der Unterschied dieser Druckschrift), die eine Veränderung der Schräg- zwischen der Breite der kreisförmigen Kurbelbahn und stellung zuläßt. Dabei ist eine Wälzfläche als Torus und der kleinen Achse der Ellipse überbrückt, längs der sich die andere als Rille ausgebildet, in die torische Fläche 10 die Mulde bewegt, die sich am Kolben befindet. Bei eingreift. Für die Übertragung der Kräfte beim Saughub kleinem Winkel zwischen Kurbelachse und Kolbenachist eine Feder vorgesehen, die die torische Wälzfläche in se kann auf eine längliche Ausbildung der Mulden verdie Rille drückt. Die Pressungsverhältnisse sind nicht ziehtet werden, da der Unterschied zwischen dem besonders günstig, da aus konstruktiven Gründen der Durchmesser der Kurbelbahn und der Länge der klei-Querschnitt des Torus klein ist. Auch ist es nicht mög- 15 nen Achse der Ellipse verschwindend gering ist. lieh, die beim Saughub auftretenden Kräfte über die Vorzugsweise ist der Wälzkörper eine Kugel (An-Wälzflächen zu übertragen. spruch 4). Ein kugelförmiger Wälzkörper läßt sich be-Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine KoI- sonders leicht herstellen. Kugeln mit guten Festigkeitsbenpumpe der eingangs genannten Art so auszubilden, eigenschaften sind im Handel erhältlich. Gut geeignet daß der Winkel zwischen Kolbenachse und Kurbelachse 20 sind Kugeln, wie sie auch in Kugellagern verwendet zwecks Änderung des Förderhubes verstellbar sein werden. Von einer Kugelform abweichende Formen des kann und bei allen Einstellagen günstige Pressungsver- Wälzkörpers sind möglich. In Betracht kommt z. B. ein hältnisse bestehen. Die Pumpe soll auch so ausführbar diskusförmiger Wälzkörper.

sein, daß auch die beim Saughub auftretenden Kräfte Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein vorüber die Wälzflächen übertragbar sind. 25 zugsweise elastisches Klammerelement vorgesehen, um Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch ge- ^; die die Mulden enthaltenden Muldenkörper gegen den löst, daß die Abwälzflächen an Kurbel und Kolben als Wälzkörper zu halten (Anspruch 5). Man vermeidet da-Mulden ausgebildet sind und daß in die Mulden ein kon- durch mit Sicherheit, daß sich die Mulden vom Wälzkörvexer Wälzkörper eingreift, dessen Oberflächenkrüm- per abheben. Es ist jedoch nicht in jedem Fall ein Klammung stärker ist als die Krümmung der Muldenflächen, 30 merelement nötig. Ein Klammerelement wird aber dann wobei die Ränder der Mulden so orientiert sind, daß bei gebraucht, wenn für die Übertragung der Saughubkräfallen Relativstellungen zwischen den Mulden die MuI- te ein formschlüssiger Eingriff nicht vorgesehen ist. denränder einander nicht berühren und in Umfangsrich- Zweckmäßige Ausbildungen für ein Klammerelement tung der Drehbewegung ein formschlüssiger Eingriff und für dessen Anordnung sind in den Ansprüchen 6 bis zwischen Mulden und Wälzkörper besteht und in 35 8 angegeben.

Druckhubrichtung über den Wälzkörper Kräfte über- Wenn der Winkel zwischen Kurbelachse und Kolbentragbar sind. - achse veränderbar sein soll (Anspruch 9), ist besonders Im Gegensatz zu den bekannten Pumpen der ein- vorteilhaft eine Konstruktion gemäß den Ansprüchen gangs genannten Art wälzen sich beim Erfindungsge- 10 und 11. Durch Verdrehen eines die Zylinderbohrung genstand nicht Wälzflächen am Kolben und Wälzflä- 40 enthaltenden Zylinderkörpers läßt sich der Schrägstelchen an der Kurbel unmittelbar aufeinander ab, sondern lungswinkel verändern und auch auf den Wert Null brines ist ein zusätzlicher loser Wälzkörper vorgesehen. Bei gen, wenn die Winkel z. B. gemäß Anspruch 11 gewählt einer solchen Grundkonstruktion ändern sich bei Ver- werden. In dieser Stellung findet eine Förderung nicht Stellungen des Winkels zwischen Kurbelachse und KoI- mehr statt.

benachse die Pressungsverhältnisse nicht, so daß eine 45 In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der ErVeränderung der Schrägstellung gemäß Anspruch 9 findung dargestellt. Es zeigt

vorgesehen werden kann. Die Pumpe ist jedoch auch F i g. 1 einen diametralen Längsschnitt durch eine

vorteilhaft, wenn eine Verstellung nicht vorgesehen Pumpe,

wird, da sich der Wälzkörper und die Mulden leicht F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 1 im herstellen lassen. Wegen des Unterschiedes in der 50 Bereich des strichpunktierten Rahmens II, Krümmung von Wälzkörper und Muldenflächen führt F i g. 3 ein der F i g. 2 entsprechendes Detail bei einer der Wälzkörper in beiden Mulden gleichzeitig eine Ab- anderen Ausführungsform der Erfindung, wälzbewegung aus, wobei Gleitreibung vermieden wird. F i g. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV in F i g. 2, Die Pressungsverhältnisse sind bei allen Einstellungen F i g. 5 eine Draufsicht auf einen Muldenkörper entgünstig. Da die Krümmungen der Muldenflächen und 55 sprechend der Linie V-V in F i g. 2, die Krümmung des Wälzkörpers sehr nahe aneinander F i g. 6 mehrere Schnitte, etwa entsprechend F i g. 4, angenähert werden können, ist die Hertzsche Pressung bei verschiedenen Drehlagen der Pumpe und relativ gering, wodurch eine hohe Lebensdauer des Ge- F i g. 7,8 schematische Darstellungen zur Erläuterung lenkes auch bei schlechter Schmierung erreicht wird. der geometrischen Zusammenhänge.

Vorzugsweise sind die Ränder der Mulden so orien- 60 Die Pumpe hat ein Gehäuse 1, einen Antriebsmotor 2,

tiert, daß ein formschlüssiger Eingriff zwischen Mulden eine Pumpenwelle 3, einen Zylinderkörper 4 und einen

und Wälzkörper auch in Saughubrichtung besteht, so ' Kolben 5.

daß Zugkräfte von der Kurbel auf den Kolben übertrag- Der Antriebsmotor 2 ist ein Elektromotor, der nur

bar sind (Anspruch 2). Eine solche Ausführung hat den zum Teil dargestellt ist, und aus dessen Gehäuse ein

Vorteil, daß zur Überwindung der Saugkräfte eine Fe- 65 Ende der Motorwelle 6 herausragt. An den Motor 2 ist

der nicht erforderlich ist. Die Erfindung ist jedoch auch ein Zwischenring 7 mittels Schrauben 8 angeflanscht,

mit einer Orientierung der Mulden ausführbar, die die An den Zwischenring 7 ist wiederum das Pumpengehäu-

Übertragung von Kräften beim Saughub nicht gestattet. se 1 mittels Schrauben 9 angeflanscht. Auf der Motor-

welle 6 sitzt ein Kupplungsstück 10, das mittels Schrau- 52 mit einer Anschlußbohrung 53, an die eine Drucklei- *

ben 11 auf der Welle 6 festgeklemmt ist. Das Kupp- tung anschließbar ist. Die Ansaugöffnung 48 kommuni-

lungsstück 10 hat einenzylindrischen Ansatz 12, an dem ziert mit dem Raum 21, in den eine Anschlußleitung 54

sich eine Mitnehmerfläche 13 befindet. An der Mitneh- für eine Saugleitung einmündet.

merfläche 13 liegt ein Stift 14 an, der durch eine Boh- 5 Auf den Zylinderkörper 4 ist ein Verstellring 55 aufrung in der Pumpenwelle 3 hindurchgesteckt ist. gesetzt und mittels einer Schraube 56 axial gesichert. Die Pumpenwelle 3 ist im Pumpengehäuse 1 mittels Der Verstellring 55 gestattet auf bequeme Weise eine eines Kugellagers 15 gelagert, das mittels eines Spreng- Verdrehung des Zylinderkörpers 4. ringes 16 im Pumpengehäuse axial gesichert ist. Zur Im folgenden wird die Gelenkanordnung 29 anhand axialen Fixierung der Pumpenwelle 3 dient ein Spreng- 10 der weiteren Zeichnungen im Detail beschrieben, ring 17 auf der Pumpenwelle und eine Schulter 18, die Zunächst sollen die geometrischen Verhältnisse an-' sich an der Pumpenwelle befindet. Das Lager ist zum hand der F i g. 7 und 8 betrachtet werden. In F i g. 7 sind Motor 2 hin mittels einer Wellendichtung 19 und zum schematisch die Pumpenwelle 3 und der Kolben 5 dar_r Innenraum des Pumpengehäuses 1 hin mittels einer gestellt. Von der Gelenkanordnung ist nur die Kugel 30 Wellendichtung 20 abgedichtet. 15 in zwei verschiedenen Stellungen gezeigt. Die Kolben-Zur Abdichtung des Raumes 21 innerhalb des Pum- achse 46 schneidet die Achse 37 der Pumpenwelle 3. Der pengehäuses 1 nach links hin dient eine insgesamt mit 22 i Schrägstellungswinkel ist mit oc bezeichnet. Das Gelenk bezeichnete Dichtungsanordnung. Zu der Anordnung rotiert um die Achse 37 auf einer kreisförmigen Bahn 22 gehört ein Gleitring 23, der über eine elastische O- mit dem Radius r„. Der Kolben 5 rotiert gleichsinnig wie Ring-Dichtung 24 an einer Schulter im Pumpengehäuse 20 die Pumpenwelle 3. Der Drehsinn ist durch Pfeile 57,58 anliegt. Auf dem Gleitring 23 gleitet ein Dichtungsring angegeben. Die Welle 3 kann mit einem Drehmoment 25, der gegenüber der Pumpenwelle 3 durch eine elasti- Mk angetrieben werden. Der Kolben wird über die Gesche 0-Ring-Dichtung 26 abgedichtet ist. Auf den Dich- lenkanordnung ebenfalls in Drehung versetzt, und zwar tungsring 25 drückt eine Schraubendruckfeder 27, die mit der gleichen Drehzahl wie die Pumpenwelle 3. Auf sich mit ihrem rechten Ende an einem Bauteil 28 ab- 25 den Kolben wirkt eine Axialkraft Fk ein, die in F i g. 7 stützt. Das Bauteil 28 soll aufgrund seiner noch zu erläu- durch einen Pfeil symbolisiert ist. Der Teil der Gelenkternden Funktion als Kurbel bezeichnet werden. Zwi- anordnung 29, der fest mit der Pumpenwelle 3 verbunschen der Kurbel 28 und dem Kolben 5 befindet sich den ist, bewegt sich auf einer Kreisbahn. Diese Kreiseine insgesamt mit 29 bezeichnete Gelenkanordnung, bahn ist in F i g. 8 dargestellt und mit 59 bezeichnet. Der die Gegenstand der Erfindung im engeren Sinne ist. Zu 30 Teil der Gelenkanordnung, der mit dem Kolben verbunder Gelenkanordnung gehört die bereits erwähnte Kur- den ist, beschreibt eine elliptische Bahn 60 in der durch bei 28, eine Kugel 30, ein Muldenkörper 31 und ein die Linie 84 definierten Ebene, deren große Achse 61 Federring 32. Der Muldenkörper 31 ist in einen Kopf 33 eine Länge von 2 · r_a hat. Die kleine Ellipsenachse hat »■ des Kolbens 5 eingesteckt und mittels eines Gewinde- eine Länge von Stiftes 34 gesichert. 35

Der Zylinderkörper 4 ist in einer schrägen Bohrung 2 · r_a · cos oc. J^ 35 des Pumpengehäuses 1 aufgenommen. Die Achse 36

dieser Bohrung, die zusammenfällt mit der Achse des Daraus ergibt sich, daß der Unterschied a auf jeder Seite Zylinderkörpers 4, steht schräg zur Achse 37 der Pum- den Wert
penwelle 3, Die Achsen 36 und 37 schneiden sich. Der 40
Zylinderkörper 4 ist in axialer Richtung nach links durch r_a-r_a- cos oc Anlage an einer Schulter 38 des Pumpengehäuses und
nach rechts hin durch einen Ring 39 gesichert, der mit- beträgt, also tels Schrauben 40 auf das Pumpengehäuse aufgeschraubt ist. Durch zwei Dichtungsringe 41, 42 ist der 45 r_a(i—cos oc). Raum 21 nach rechts hin abgedichtet.

Im Zylinderkörper 4 befindet sich eine Bohrung 43, in Der gesamte Unterschied in der Breite der Bahnen 59

der der Kolben 5 gleitbar ist. Die Bohrung 43 ist nach und 60 ist also rechts hin durch einen Verschlußstopfen 44 abgedichtet,

der teilweise in die Zylinderbohrung43 eingreift und in 50 2 · r_a(l—cosix). dem eingreifenden Teil eine Ringnut für die Aufnahme

eines Dichtringes 45 aufweist. Die Zylinderbohrung 43 Die Ellipse 60 kann auch als schräger Schnitt eines Zy-

ist glatt ausgebildet. Die Achse 46 der Zylinderbohrung lindermantels gesehen werden, der einen Radius von 43, die mit der Achse des Kolbens 5 zusammenfällt, steht

schräg zur Achse 36 des Zylinderkörpers. Der Schräg- 55 r_a · cos oc Stellungswinkel zwischen den Achsen 36 und 46 ist

gleich groß wie der Winkel zwischen den Achsen 36 und hat.

37. Der Kolbenhub bei dem gezeichneten Winkel λ ist

Im Zylinderkörper 4 befindet sich auch eine Bohrung durch die Maßlinie 63 in der Zeichnung gekennzeichnet.

47, die die Zylinderbohrung 43 durchschneidet. Die Ein- 60 Aus F i g. 7 ist ohne weiteres ersichtlich, daß sich der

trittssteile bildet eine Ansaugöffnung 48 und die Aus- Hub in Abhängigkeit vom Winkel oc ändert. Der Hub

trittssteile eine Drucköffnung 49. Im Kolben befindet wird immer kleiner, je kleiner der Winkel oc ist. Wenn oc

sich ein Längsschlitz 50, der sowohl mit der Ansaugöff- den Wert Null hat, wird der Kolben 5 nur noch gedreht,

nung 48 als auch mit der Drucköffnung 49 zur Deckung jedoch nicht mehr hin- und herbewegt. Die Förderung

kommen kann. Die Drucköffnung 49 kommuniziert über 65 ist dann Null. Der Unterschied zwischen den Bahnen 59

eine Bohrung 51 mit einer Nut 52, die sich über den und 60 erfordert eine besondere Gestaltung des Ge-

Umfang des Zylinderkörpers 4 erstreckt. Bei jeder lenks, was noch im einzelnen erläutert wird. \

Drehlage des Zylinderkörpers 4 kommuniziert die Nut In F i g. 2 ist die Gelenkanordnung 29 vergrößert dar-

gestellt. Die Kurbel 28 ist um die Achse 37 drehbar. Am Bauteil 28 befindet sich ein Muldenkörper 64, in den eine Mulde 65 eingearbeitet ist, in die die Kugel 30 eingreift. Am Kolben 5 befindet sich ein weiterer Muldenkörper 66, in den eine Mulde 67 eingearbeitet ist, die die gleiche Form hat wie die Mulde 65. Die Muldenkörper 64 und 66 werden durch einen Federring 68 gegen die Kugel 30 gedrückt. Zu diesem Zweck befinden sich an den Außenseiten der Muldenkörper 64,66 Nuten 69, 70. In diese Nuten greift der Ferderring 68 ein. Der Federring 68 ist bei 71 aufgeschnitten (siehe dazu Fig.4).

In F i g. 5 ist die Mulde 65 in der Draufsicht gesehen. Die Länge /der Mulde 65 ist größer als die Breite b der M ulde, und zwar mindestens um den Betrag

'/2T_1x(I — COSi*).

In dem Schnitt nach F i g. 2, also in einem Schnitt nach der Linie H-II in F i g. 5, ist der Radius Tm der Mulde nur wenig größer als der Radius γκ der Kugel 30. Tm ist jedoch in jedem Fall größer als der Kugelradius r*, damit die Kugel in der Mulde eine Rollbewegung ausführen kann. Der Muldenquerschnitt parallel zur Längsrichtung der Mulde besteht im Bereich der strichpunktierten Linien 72, 73 aus einem kurzen, geraden Stück, dessen Länge mindestens

^lh r_a(\— cos oc)

ist. An dieses gerade Stück schließen sich Radien an mit einem Radius γμ· Im Bereich zwischen den Linien 72,73 hat die Mulde die Form einer Rinne mit kreisförmigem Querschnitt, wobei der Radius des Kreises nur wenig größer ist als der Radius der Kugel.

Bei arbeitender Pumpe führt die Kugel 30 in den beiden Mulden 65, 67 eine rollende Bewegung aus, wobei sie sich gleichzeitig in der Mulde 65 und in der Mulde 67 abwälzt. Während eines Arbeitszyklus, bestehend aus einem Saughub und einem Druckhub, rollt der Wälzkörper 30 innerhalb der beiden Mulden 65 und 67 ab. Die Abrollbewegung wird dadurch begünstigt, daß sich die Kraftrichtung beim Übergang vom Saughub zum Druckhub umkehrt. Wesentlich für das Abrollen ist auch, daß die Krümmungen in den Mulden 65, 67 ein wenig schwächer sind als die Krümmung der Kugel-_; oberfläche. Der Unterschied quer zur Längsrichtung' der Mulden ist gering und in F i g. 2 stark übertrieben dargestellt. Da in Umfangsrichtung die Krümmungen nur wenig verschieden sind, besteht bezüglich des Drehantriebes des Kolbens kein nennenswertes Spiel. Quer zur Umlaufrichtung besteht ein gewisses Spiel, um dem Rechnung zu tragen, daß die am Kolben befindliche Mulde 67 eine Ellipsenbahn beschreibt. Der Unterschied zwischen der Ellipsenbahn 60 und der Kreisbahn 59 (siehe F i g. 8) wird zur Hälfte in der Mulde 65 und zur Hälfte in der Mulde 67 aufgefangen. Während eines Umlaufes der Pumpenwelle 3 führt die Kugel 30 eine kleine Hin- und Herbewegung in radialer Richtung aus.

Die Ränder 65a und 67a der Mulden 65, 67 liegen jeweils in einer Ebene und haben einen solchen Abstand voneinander, daß sie bei den möglichen Relativstellungen zwischen den Muldenkörpern 64,66 nicht miteinander kollidieren. Wenn die Muldenränder 65a, 67a, die die aus F i g. 5 ersichtliche Form haben, parallel zueinander stehen, haben sie von einem zu den Muldenrändern parallelen Äquator der Kugel 30 den gleichen Abstand, d. h., sie bilden in etwa Breitenkreise der Kugel 30. Allerdings haben die Muldenränder 65a, 67a nicht exakt eine Kreisform, sondern sind etwas länglich ausgebildet (siehe F i g. 5). Die Länglichkeit ist in F i g. 5 allerdings übertrieben dargestellt.

In Fig.6 sind verschiedene Situationen in der Gelenkanordnung während einer vollen Umdrehung von Pumpenwelle 3 und Kolben 5 dargestellt. Im vorderen Totpunkt, der in Fig.6 mit VTbezeichnet ist, hat der Kolben 5 seinen Förderhub beendet. Der Kolben ist so weit wie möglich in die Zylinderbohrung 43 eingeschoben. In dieser Situation liegt die Kugel 43 am inneren Ende der länglichen Mulde 65 und am äußeren Ende der Mulde 67. Dies ist in der Zeichnung dargestellt durch die Zwischenräume 74,75. Die Muldenlängen sind also voll ausgenutzt. Im vorderen Totpunkt VT fallen die Bewegungsbahnen 59,60 zusammen.

Nach einer Drehung der Pumpenwelle 37 in Richtung des Pfeils 76 um 90° wird die in F i g. 6 mit B bezeichnete Stellung erreicht. Die Kugel 30 liegt nun in der Längsmitte der Mulden 65,67. Nach einer weiteren Drehung bis zum hinteren Totpunkt (in den F i g. 6 und 8 mit HT bezeichnet) liegt die Kugel 30 wieder an Enden der Mulden an, nämlich jeweils an den Muldenenden, die entgegengesetzt zu denjenigen sind, an denen die Kugel im vorderen Totpunkt (VT) angelegen hatte. Im vorderen Totpunkt hatte die Kugel 40 am inneren Ende der Mulde 65 angelegen, während sie im hinteren Totpunkt am äußeren Ende der Mulde 65 anliegt. Entsprechend liegt die Kugel 30 im vorderen Totpunkt (VT) am äußeren Ende der Mulde an und im hinteren Totpunkt am inneren Ende der Mulde. Nach einer weiteren Drehung um 90° ist die Stellung C erreicht, in der die Kugel 30 wieder in den Längsmitten der Mulden liegt. Durch die längliche Ausbildung der Mulden wird der Abweichung der Ellipsenbahn 60 von der Kreisbahn 59 Rechnung getragen.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel können über die Kugel 30 auch Kräfte auf den Kolben 5 übertragen werden, die beim Saughub entstehen. Wie F i g. 2 deutlich zeigt, ist der Eingriff der Kugel 30 in die Mulden 65,67 so, daß auch in Saughubrichtung S (siehe F i g. 2) ein formschlüssiger Eingriff gegeben ist, der zusätzlich durch den Federring 68 gesichert wird. Die Ebene des Federringes 68 geht etwa durch den Mittelpunkt M der Kugel 30.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 greift die Kugel 77 in Mulden 78,79 ein, die anders orientiert sind als die Mulden 65, 67. Auch die Mulden 78, 79 sind länglich ausgebildet, um den Unterschied zwischen der Kreisbahn der Kurbel 80 und der Ellipsenbahn des Kolbens 81 überbrücken zu können. Die Kugel kann jedoch keine Kräfte übertragen, mit denen der Kolben in Richtung des Saughubes F gezogen werden kann. F i g. 3 zeigt dies deutlich. Dank eines Federringes 82, der die Mulden 78,79 an die Kugel 77 anpreßt, ist ein Saughub dennoch möglich. Die hierbei auftretenden Kräfte muß der Federring 82 übernehmen. Die Ausführungsform nach F i g. 3 hat den Vorteil, daß besonders günstige Verhältnisse für den Druckhub bestehen.

Die Pumpe arbeitet wie folgt. Bei Drehung der Motorwelle 6 wird die Pumpenwelle 3 über das Kupplungsstück 10 mitgenommen. Dadurch wird auch die Kurbel' 28 gedreht und nimmt über die Kugel 30 den Kolben 5 mit. In Fi g. 1 ist der vordere Totpunkt des Kolbens dargestellt, in dem die Nut 50 des Kolbens mit der Ansaugöffnung 48 kommuniziert. Bei weiterer Drehung wird der Kolben zurückgezogen und gelangt über die Stellung B schließlich an den hinteren Totpunkt HT,

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wobei über die Bohrung 47, den Längsschlitz 50 und eine Bohrung 83 innerhalb des Kolbens 5 der Zylinderraum mit dem Fördermedium gefüllt wird. Nach Überschreiten des hinteren Totpunktes HT wird der Raum innerhalb der Zylinderbohrung 43 wieder verkleinert, und das Fördermedium gelangt über den Längsschlitz 50 und die Bohrung 51 zur Anschlußbohrung 53. Während des Druckhubes kommuniziert der Schlitz 50 mit der Drucköffnung 49.

Dargestellt ist eine Drehlage des Zylinderkörpers 4, bei der der Winkel χ zwischen der Achse 37 der Pumpenwelle und der Achse 46 des Kolbens am größten ist. Durch Drehen des Zylinderkörpers 4 kann der Winkel verkleinert und schließlich auf Null gebracht werden. Diese Parallelausrichtung ist möglich, da der Winkel zwischen den Achsen 36 und 46 gleich ist wie der Winkel zwischen den Achsen 36 und 37.

Dargestellt sind Ausführungsformen mit elastischen, aufgeschnittenen Ringen 68 und 82. Es können jedoch auch geschlossene Ringe verwendet werden. Solche Ringe können wesentlich höher auf Zug beansprucht werden.

Die Erfindung wurde an einem Beispiel beschrieben, bei dem der Wälzkörper 30 als Kugel ausgebildet ist. Als Wälzkörper kann jedoch auch ein Körper verwendet werden, der eine von einer Kugel abweichende Form mit konvexer Oberfläche hat, z. B. ein Diskus.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Kolbenpumpe mit einem rotierenden und in einer Zylinderbohrung hin* und herbeweglichen KoI-ben und mit einer rotierenden Kurbel, mit der der Kolben gelenkig verbunden ist, wobei die Kolbenachse und die Drehachse der Kurbel einander schneiden und Kurbel und Kolben drehantriebsmäßig miteinander gekuppelt sind und wobei das Gelenk Abwälzflächen aufweist, die sich an der Kurbel und am Kolben befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzflächen an Kurbel (28) und Kolben (5) als Mulden (65, 67; 78, 79) ausgebildet sind und daß in die Mulden (65, 67; 78, 79) ein konvexer Wälzkörper (30; 77) eingreift, dessen Oberflächenkrümmung stärker ist als die Krümmung der Muldenflächen (65, 67; 78, 79), wobei die Ränder der Mulden (65,67; 78,79) so orientiert sind, daß bei allen Relativstellungen zwischen den MuI-den (65,67; 78, 79) die Muldenränder (65a, 67a; 78a, 79a) einander nicht berühren und in Umfangsrichtung der Drehbewegung ein formschlüssiger Eingriff zwischen Mulden (65, 67; 78, 79) und Wälzkörper (30; 77) besteht und in Druckhubrichtung über den Wälzkörper (30; 77) Kräfte übertragbar sind.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (65a, 67a) der Mulden (65, 67) so orientiert sind, daß ein formschlüssiger Eingriff zwischen Mulden (65, 67) und Wälzkörper (30) auch in Saughubrichtung besteht, so daß Zugkräfte von der Kurbel (28) auf den Kolben (5) übertragbar sind.

3. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulden (65,67; 78,79) quer zu ihren Bewegungsbahnen (59,60) länglich ausgebildet sind,-wobei die Abmessungen (l)der Mulden (65,67; 78,79) in ihrer Längsrichtung mindestens um den Betrag