DE4309303A1 - Strömungstechnische Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung an einer stromungstechnischen Vorrichtung, wie einer Pumpe, einem Kom­ pressor oder dergleichen. Wenn beispielsweise eine strömungs­ technische Vorrichtung gemäß der Erfindung als eine Pumpe mit veränderlicher Leistung ("Verstellpumpe") verwirklicht wird, die im wesentlichen aus der Null-Leistung anläuft, so kann diese Verstellpumpe in geeigneter Weise bei einem Kühlkreis­ lauf zur Anwendung kommen, der einen von einem Hydraulikmo­ tor getriebenen Kühlkompressor einschließt, und dabei wirk­ sam den Kühlkompressor mittels des Hydraulikmotors betreiben oder sie kann auch in passender Weise bei hydraulischen Ar­ beitssystemen von Fahrzeugen verwendet werden, die mit Ma­ schinen für Spezialzwecke ausgerüstet sind, wobei sie dann leistungsfähig diese für spezielle Zwecke vorgesehenen Ma­ schinen antreibt.

Im Stand der Technik sind Axialkolbenpumpen bekannt, die in einer Vielfalt von industriellen Maschinen und Fahrzeugen verwendet wurden. Die beigefügte Fig. 8 zeigt eine derartige herkömmliche Pumpe, d. h. eine Verstellpumpe, die mit einem Mechanismus ausgerüstet ist, der der Einregelung des Nei­ gungswinkels der Taumelscheibe dient.

Bei der herkömmlichen Pumpe ist innerhalb eines Gehäuses 1 und eines Gehäusedeckels 2, der ein offenes Ende des Gehäu­ ses 1 abschließt, ein Arbeitsraum 3 gebildet. Eine Antriebs­ welle 4 ist in diesem Arbeitsraum 3 angeordnet und wird vom Gehäuse 1 sowie dem Deckel 2 mit Hilfe von Lagern 5 drehbar gelagert, und diese Welle ist ferner mit einem (nicht dar­ gestellten) Eingangsleistung-Abschaltmechanismus verbunden, der eine Elektromagnetkupplung einschließt. Rund um die An­ triebswelle 4 ist ein Zylinderblock 6 angeordnet, der zusam­ men mit der Welle 4 im Arbeitsraum 3 drehen kann und eine Mehrzahl von Bohrungen 7 aufweist, die rund um die mittige Achslinie und parallel zu dieser ausgebildet sind. Eine Mehr­ zahl von Kolben 10 ist in den Bohrungen 7 hin- und herbeweg­ bar aufgenommen, und die Kolben stehen über Schuhe 8 mit einer Taumelscheibe 9 in Wirkverbindung.

Am Gehäusedeckel 2 ist eine Ventilplatte 11 so befestigt, daß sie das offene Ende der Bohrungen 7 abschließt, und die­ se Platte ist mit einer Einrittsöffnung 12a sowie einer Aus­ trittsöffnung 12b versehen. Die Öffnungen 12a und 12b sind durch die Ventilplatte 11 hindurch in Bogenformen ausgearbei­ tet, die einander entgegenstehen und mit dem Drehort der Öff­ nungen der Bohrungen 7 übereinstimmen. Ferner sind diese Öff­ nungen so ausgestaltet, daß sie den Enden einer Einlaßöff­ nung 13a und einer Auslaßöffnung 13b entsprechen, die iden­ tisch zur Ausbildung der Eintritts- und Austrittsöffnung 12a sowie 12b an deren Enden ausgestaltet sind.

Wenn der Zylinderblock 6 zusammen mit der Antriebswelle 4 dreht, so wird folglich einer der Kolben 10, der an die Tau­ melscheibe 9 angebaut ist, bewegt, um das Volumen des in einer der Bohrungen 7 umschlossenen Raumes zu vergrößern, und demzufolge wird Hydrauliköl in eine der Bohrungen 7 durch die dieser entsprechende Eintrittsöffnung 12a einge­ saugt. Andererseits wird ein anderer der Kolben 10 so verla­ gert, daß das Volumen des umschlossenen Raumes in einer an­ deren der Bohrungen 7 vermindert wird, weshalb folglich das Hydrauliköl aus der anderen der Bohrungen 7 durch die die­ ser zugeordnete Austrittsöffnung 12b ausgefördert wird.

Die Taumelscheibe 9 wird durch eine (nicht dargestellte) Drehzapfen-Lagerwelle getragen und durch eine Regelfeder 14 ständig in Richtung einer Vergrößerung des Neigungswin­ kels der Taumelscheibe 9 belastet. Ein Regelzylinder 15 ist so angeordnet, daß er der Regelfeder 14 entgegenwirkt, und er wird durch Hydraulikdrücke vorgeschoben oder zurück­ gezogen. Mit Hilfe dieser Konstruktionen kann der Neigungs­ winkel der Taumelscheibe 9, d. h. die theoretische Fördermen­ ge pro einer Umdrehung der herkömmlichen Pumpe, verändert oder eingestellt werden.

Es tritt nun der Fall ein, wonach der relativ komplizierte und teure Eingangsleistung-Abschaltmechanismus beseitigt werden soll, um das Gewicht des hydraulischen Arbeitssystems, das mit der herkömmlichen Pumpe ausgestattet ist, zu vermin­ dern und dessen Konstruktion zu vereinfachen. Selbst wenn der Eingangsleistung-Abschaltmechanismus beseitigt wird, entsteht kein Nachteil, sofern eine normale Belastung an der Antriebswelle 4 der herkömmlichen Pumpe aufgebracht wird.

Wenn jedoch Abriebpartikel od. dgl. in einen Förderkanal od. dgl. eindringen und den Förderkanal blockieren oder wenn eine unzureichende Schmierung vorliegt, die im Festfressen an den Gleitbereichen zwischen den Kolben 10 sowie den Boh­ rungen 7, zwischen den Stirnflächen des Zylinderblocks 6 so­ wie der Ventilplatte 11 und zwischen den Gleitschuhen sowie der Taumelscheibe 9 resultiert, dann erwachsen abnormale Betriebszustände, in denen hohe Belastungen an der Antriebs­ welle 4 aufgebracht werden. Auch wenn solche abnormale Be­ triebszustände vorliegen, so wird die Antriebswelle 4 zwangs­ läufig durch einen Motor im Drehen gehalten, so daß letzt­ lich innere Bruchschäden auftreten.

Um einen solchen Nachteil zu umgehen, wird die herkömmliche Pumpe mit einem Entlastungsventil ausgestattet, um das Blockieren des Förderkanals zu vermeiden, oder wird, wie in der ungeprüften JP-GM-Schrift (Kokai) Nr. 62-117 571 offenbart ist, ein Kompressor mit einem Blockierfühler ausgestattet, der imstande ist, das Festfressen an den Gleitbereichen zu erfassen. Jedoch resultieren diese Ge­ genmaßnahmen in einer wesentlichen Erhöhung der Herstellungs­ kosten, weil der ansteigende Förderdruck, die ansteigende Temperatur oder der drehende bzw. nichtdrehende Zustand fest­ gestellt werden müssen.

Es ist deshalb die primäre Aufgabe dieser Erfindung, eine strömungstechnische Vorrichtung zu schaffen, bei welcher die inneren Bruchschäden durch eine relativ weniger kostspie­ lige Gegenmaßnahme verhindert werden, selbst wenn abnormale Belastungen auf die Antriebswelle dieser Vorrichtung aufge­ bracht werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine strömungstechnische Vor­ richtung geschaffen, die eine von einem Motor angetriebene Riemenscheibe, eine Drehmoment-Begrenzungseinrichtung, wel­ che in der Riemenscheibe angeordnet und imstande ist, die Übertragung einer durch die Riemenscheibe eingeführten Dreh­ kraft bei Aufbringen einer Überlast auf diese Einrichtung ab­ zuschalten, und eine mittels der Drehmoment-Begrenzungsein­ richtung angetriebene Antriebswelle einschließt, wobei die Drehmoment-Begrenzungseinrichtung eine koaxial zur Riemen­ scheibe ausgebildete Nabe, eine einstückig auf der Antriebs­ welle sowie koaxial zu dieser angeordnete Buchse und eine gewundene Feder, die imstande ist, Außenumfangsflächen der Nabe sowie der Buchse durch ein Festziehen mit einer vor­ bestimmten Anzugstoleranz festzuhalten, umfaßt.

Bei der erfindungsgemäßen strömungstechnischen Vorrichtung kann die gewundene Feder in einer mit einer Drehrichtung der Riemenscheibe identischen Richtung gewickelt sein.

Ferner kann bei dieser Vorrichtung die gewundene Feder an einem Ende entweder an der Nabe oder der Buchse fest ange­ bracht sein.

Die gewundene Feder kann bei der erfindungsgemäßen strömungs­ technischen Vorrichtung mit einer größeren Anzahl von Windun­ gen über die Außenumfangsflsäche der Nabe als über die Außen­ umfangsfläche der Buchse oder auch umgekehrt gewickelt sein.

Die strömungstechnische Vorrichtung gemäß der Erfindung kann darüber hinaus eine neigungsfähig an der Antriebswelle ange­ ordnete Taumelscheibe, eine Regelfeder, die die Taumelscheibe so belasten kann, daß diese ständig bestrebt ist, ihren Nei­ gungswinkel zu verkleinern, einen Regelzylinder, der die Taumelscheibe entgegengesetzt zur Regelfeder und so bela­ sten kann, daß diese bestrebt ist, ihren Neigungswinkel zu vergrößern, sowie ein in einem Druckfluidkanal, der Druck­ fluid in den Regelzylinder einführen kann, angeordnetes Auf- Zu-Ventil umfassen, wobei diese fluidtechnische Vorrichtung als eine Pumpe mit veränderlicher Leistung arbeitet.

In verschiedenen Maschinen, in denen die erfindungsgemäße strömungstechnische Vorrichtung in die Praxis umgesetzt wird, ist die Drehmoment-Begrenzungseinrichtung ("Drehmomentbegren­ zer") zwischen der vom Motor angetriebenen Riemenscheibe und der Antriebswelle angeordnet. Solange eine normale Last auf die Antriebswelle aufgebracht wird, sind folglich die Rie­ menscheibe und die Antriebswelle durch den Drehmomentbegren­ zer verbunden, wobei die Antriebskraft des Motors mittels des Drehmomentbegrenzers auf die Antriebswelle auch ohne den herkömmlichen Eingangsleistung-Abschaltmechanismus über­ tragen wird.

Im einzelnen ist in dem Drehmomentbegrenzer der erfindungs­ gemäßen strömungstechnischen Vorrichtung die Nabe koaxial zur Riemenscheibe ausgestaltet und die Buchse einstückig auf der Antriebswelle und koaxial zu dieser angeordnet. Ferner werden die Außenumfangsflächen der Nabe und der Buchse durch die gewundene Feder festgehalten, wobei die Feder an diesen Flächen mit einer vorbestimmten Anzugstole­ ranz anliegt. Der Begriff der vorbestimmten Anzugstoleranz für die gewundene Feder bedeutet hier beispielsweise, daß der Innendurchmesser dieser Feder kleiner festgesetzt wird als die Außendurchmesser der Nabe und der Buchse. Als Ergeb­ nis dessen wird als Resultat aus der Anzugstoleranz eine Reibungskraft zwischen den Außenumfangsflächen der Nabe so­ wie der gewundenen Feder und zwischen den Außenumfangsflä­ chen der Buchse sowie der gewundenen Feder jeweils ausge­ übt. Auf diese Weise werden die Nabe und die Buchse durch die Reibungskraft in einen verbundenen oder gekuppelten Zu­ stand versetzt, und demzufolge werden die Riemenscheibe so­ wie die Antriebswelle synchron gedreht.

Wenn bei der erfindungsgemäßen strömungstechnischen Vorrich­ tung ein Förder- oder Ausstoßkanal durch Fremdkörper blockiert werden sollte, falls diese Vorrichtung stetig arbeitet, oder wenn die Schmierung unzureichend sein sollte, so daß an den gleitenden Teilen der Vorrichtung ohne Rücksicht auf den Betriebszustand ein Festfressen auftritt, oder wenn ab­ normale Funktionsweisen vorliegen sollten, so werden die Nabe und die Buchse durch hohe Belastungen, welchen die Antriebswelle ausgesetzt wird, in dem Drehmomentbegrenzer voneinander getrennt oder abgeschaltet. Als Ergebnis kann die Antriebskraft des Motors nicht auf die Antriebswelle übertragen werden.

Im Fall des Auftretens von abnormalen Betriebszuständen wer­ den die hohen Belastungen an der Antriebswelle aufgebracht, weshalb die gewundene Feder zu einem Rutschen entweder an der Außenumfangsfläche der Nabe oder an der Außenumfangsflä­ che der Buchse entgegen der aus der Anzugstoleranz resultie­ renden Reibungskraft gebracht wird. Als Ergebnis werden die Riemenscheibe und die Antriebswelle nicht synchron gedreht. Die hohe Belastung in diesem Moment wird im folgenden als "Rutschdrehmoment" bezeichnet. Somit treten keine inneren Bruchschäden, wie ein Bruch im Förderkanal, ein Bruch an den gleitenden Teilen u. dgl., auf, und die erfindungsgemäße strömungstechnische Vorrichtung kann zu ihrer ursprünglichen Funktionstüchtigkeit wiederhergestellt oder zurückgebracht werden.

Die erfindungsgemäße strömungstechnische Vorrichtung ist folg­ lich nicht mit einem Anstieg in den Herstellungskosten ver­ knüpft, weil die Drehmoment-Begrenzungseinrichtung, die den oben geschilderten relativ simplen Aufbau hat, in der Riemen­ scheibe angeordnet ist und die Übertragung der unerwünschten oder unnötigen Drehmomente auf die Antriebswelle in Abhän­ gigkeit von den abnormal ansteigenden Belastungen, denen die Antriebswelle unterworfen wird, abschaltet.

Wenn die gewundene Feder in einer zur Drehrichtung der Rie­ menscheibe identischen Richtung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewickelt ist, wird die gewundene Feder Kräften ausgesetzt, die diese Feder im verbundenen oder gekuppelten Zustand und im Abschaltzustand lockern. Essoll beispielswei­ se der Fall betrachtet werden, wobei die Riemenscheibe in der im Uhrzeigersinn oder nach rechts verlaufenden Richtung gedreht wird und die gewundene Feder in derselben, im Uhr­ zeigersinn verlaufenden Richtung gewickelt ist. Unter diesen Umständen wird auf die gewundene Feder auf der Seite der Na­ be eine Drehkraft in der im Uhrzeigersinn oder nach rechts verlaufenden Richtung aufgebracht, um die gewundene Feder zu lockern, und es wird an dieser auf der Seite der Buchse in der im Gegenuhrzeigersinn oder nach links verlaufenden Richtung eine Reibungskraft ausgeübt, um die gewundene Fe­ der zu lockern.

Wenn die gewundene Feder auf der Außenumfangsfläche auf der Seite der Buchse rutscht und der Drehmomentbegrenzer in den Abschaltzustand versetzt wird, so wird folglich die im Uhrzeigersinn oder nach rechts gerichtete Drehkraft auf die stationäre gewundene Feder durch die Außenumfangsfläche der in der Uhrzeigerrichtung drehenden Nabe aufgebracht, wodurch die gewundene Feder gelockert wird.

Wenn dagegen diese Feder an der Außenumfangsfläche auf der Seite der Buchse rutscht und der Drehmomentbegrenzer in den Abschaltzustand versetzt wird, so wird die gewundene Feder in der im Uhrzeigersinn oder nach rechts gerichteten Richtung drehend gehalten, und die Buchse wird in den stationären Zustand gebracht. Falls die gewundene Feder und die Buchse relativ zueinander im entgegengesetzten Sinn betrachtet wer­ den, so können die gewundene Feder als in den stationären Zustand gebracht und die Buchse als in der nach links oder entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufenden Richtung drehend an­ gesehen werden. Demzufolge wird auf die ortsfeste gewundene Feder durch die Außenumfangsfläche der Buchse, die entgegen dem Uhrzeigersinn oder nach links dreht, eine Drehkraft aus­ geübt, weshalb die Feder gelockert wird.

Die erfindungsgemäße strömungstechnische Vorrichtung, deren gewundene Feder in der oben beschriebenen Weise gewickelt ist, kann das Rutschdrehmoment wiederholt mit einer besseren Genauigkeit ausüben, als es diejenige strömungstechnische Vorrichtung tut, deren gewundene Feder in der zur Drehrich­ tung der Riemenscheibe entgegengesetzten Richtung gewickelt ist und in der die Drehkraft der Nabe sowie die Reibungs­ kraft der Buchse ausgeübt werden, um die gewundene Feder an­ zuziehen. In der erstgenannten Vorrichtung wird angenommen, daß das Rutschdrehmoment weniger durch die Oberflächenrauh­ heit der rutschenden Flächen beeinträchtigt und das Rutsch­ drehmoment schwerlich beeinflußt wird, selbst wenn die Schmierung an den rutschenden Flächen einer Änderung un­ terliegt. Darüber hinaus wird bei der erstgenannten Vorrich­ tung der Erfindung das Rutschdrehmoment schwerlich an der Antriebswelle ausgeübt, selbst wenn die gewundene Feder für eine lange Zeitspanne rutscht, und demzufolge ist die Konstruktion der erstgenannten strömungstechnischen Vorrich­ tung sicher und dauerhaft.

Wenn darüber hinaus die gewundene Feder bei der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung an einem Ende entweder an der Nabe oder der Buchse festgelegt ist, so wird diese Feder nicht nur der Reibungskraft auf entweder der Naben- oder der Buchsen­ seite, sondern auch einer Anlagekraft an einer dieser Sei­ ten ausgesetzt, und der Drehmomentbegrenzer wird immer an der anderen Seite in den Abschaltzustand versetzt. Als Ergeb­ nis kann bei einer strömungstechnischen Vorrichtung mit die­ ser Ausgestaltung die Außenumfangsfläche von entweder der Nabe oder der Buchse für den Teil hergenommen werden, an wel­ chem die gewundene Feder während des Abschaltzustandes in Übereinstimmung mit der Ersetzbarkeit, der Kühlfähigkeit od. dgl. der Bauteile rutscht.

Wenn ferner die gewundene Feder in einer größeren Anzahl von Windungen über der Außenumfangsfläche der Nabe als über der Außenumfangsfläche der Buchse oder im umgekehrten Sinn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewickelt wird, dann wird diese Feder der Reibungskraft stärker an der einen aus der Naben- und der Buchsenseite als an der anderen Seite ausgesetzt, und der Drehmomentbegrenzer wird immer an der anderen Seite in den Abschaltzustand gebracht. Als Ergebnis kann auch bei der strömungstechnischen Vorrichtung mit die­ ser Ausgestaltung die Außenumfangsfläche von entweder der Nabe oder der Buchse für denjenigen Teil hergenommen wer­ den, an welchem die gewundene Feder während des Abschaltzu­ standes in Übereinstimmung mit der Ersetzbarkeit, der Kühl­ fähigkeit od. dgl. der Bauteile rutscht.

Wenn darüber hinaus bei der erfindungsgemäßen strömungstech­ nischen Vorrichtung eine Taumelscheibe, die in ihrer Neigung veränderbar ist, an der Welle vorgesehen ist und des weite­ ren eine Regelfeder, die die Taumelscheibe ständig in Rich­ tung der Verkleinerung ihres Neigungswinkels belastet, ein Regelzylinder, der die Taumelscheibe entgegen der Richtung der Regelfeder und in Richtung einer Vergrößerung des Nei­ gungswinkels der Taumelscheibe belastet, sowie ein Auf-Zu- Ventil in einem Fluidkanal, der zur Zufuhr von Druckfluid in den Regelzylinder vorgesehen ist, vorhanden sind, so wird die strömungstechnische Vorrichtung als eine Verstellpumpe betrieben, deren Fördermenge von einer im wesentlichen Null- Leistung zu einer höheren Leistung verändert werden kann. Die derart ausgestaltete strömungstechnische Vorrichtung, die als Verstellpumpe arbeitet, kann zusätzlich zu den oben beschriebenen Vorgängen in der folgenden Weise betrieben werden.

Im Fall, daß ein Antriebsorgan, z. B. ein Hydraulikmotor od. dgl., in den Bereitschaftszustand versetzt wird, wird das Auf-Zu-Ventil, das im Druckfluid-Einführkanal für den Regel­ zylinder angeordnet ist, in den geschlossenen Zustand ge­ bracht. Selbst wenn die Pumpe betrieben wird, wird folglich die Taumelscheibe auf dem minimalen Neigungswinkel, z. B. von etwa 0,1° bis 1°, äquivalent zur Null-Leistung gehalten, um die Kupplungs- oder Ausschaltfunktion zu ersetzen.

Wenn dann das Auf-Zu-Ventil in den geöffneten Zustand durch ein Signal oder einen Schalter, das bzw. der im wesentli­ chen das Anlaufen des Pumpbetriebs befiehlt, versetzt wird, wird das Druckfluid durch einen geringen Anstieg im Nei­ gungswinkel der Taumelscheibe auf Druck gebracht und allmäh­ lich dem Regelzylinder über das Auf-Zu-Ventil zugeführt, um die Vorschubbewegung des Regelkolbens zu unterstützen. Dem­ zufolge belastet der Regelkolben die Taumelscheibe in Rich­ tung einer Vergrößerung ihres Neigungswinkels, d. h.,die Pum­ pe läuft ruhig mit der minimalen Fördermenge, die gleich der Null-Leistung ist, an und geht zum stetigen Betrieb mit maximaler Leistung hin über, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe den maximalen Wert erreicht.

Wird dagegen das Auf-Zu-Ventil durch ein Signal oder einen Schalter, das bzw. der im wesentlichen das Beenden des Pump­ betriebs befiehlt, geschlossen, so wird der Druck des Druckfluids durch die Druckfluidableitung durch die Gleitzwischenräume im Zylinderblock hindurch, durch den Druckfluidabfluß durch die im Regelzylinder ausgebildete Drosselöffnung od. dgl. vermindert, und durch die Druckkraft der Regelfeder, die die Kraft des Regelzylinders übersteigt, wird die Taumel­ scheibe allmählich zur Seite mit dem verminderten Neigungs­ winkel zurückgestellt. Demzufolge geht die Pumpe zur minima­ len Fördermenge, die der Null-Leistung gleich ist, über, während sie ihren Betrieb fortsetzt.

Die strömungstechnische Vorrichtung gemäß der Erfindung be­ sitzt somit den vorstehend beschriebenen Aufbau, wie er in den beigefügten Patentansprüchen beansprucht wird. Wenn die abnormalen Belastungen an der Antriebswelle zur Wirkung ge­ bracht werden sollten, so werden folglich schwerlich innere Bruchschäden od. dgl. auftreten. Insbesondere umfaßt die er­ findungsgemäße Vorrichtung den Drehmomentbegrenzer, der in der Riemenscheibe angeordnet und dessen Aufbau relativ sim­ pel ist. Deshalb trägt der Drehmomentbegrenzer zu einer Ver­ ringerung in den Größenabmessungen und der Herstellungsko­ sten der erfindungsgemäßen strömungstechnischen Vorrichtung bei.

Ferner kann diese strömungstechnische Vorrichtung, deren gewundene Feder in der zur Drehrichtung der Riemenscheibe identischen Richtung gewickelt ist, das Rutschdrehmoment wiederholt mit einer besseren Genauigkeit hervorbringen, als es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, deren gewundene Feder entgegengesetzt zur Drehrichtung der Riemenscheibe ge­ wickelt ist, der Fall ist.

Wenn darüber hinaus die gewundene Feder an einem Ende an ent­ weder der Nabe oder der Buchse der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung befestigt ist, oder wenn diese Feder in einer größeren Anzahl von Windungen über der Außenumfangsfläche der Nabe als über der Außenumfangsfläche der Buchse oder umge­ kehrt gewickelt ist, kann die Außenumfangsfläche von entwe­ der der Nabe oder der Buchse als derjenige Teil herangezo­ gen werden, an welchem die gewundene Feder während des Ab­ schaltzustandes rutscht, und zwar in Übereinstimmung mit der Ersetzbarkeit, der Kühlfähigkeit od. dgl. der Bauteile.

Die erfindungsgemäße strömungstechnische Vorrichtung kann des weiteren so ausgestaltet sein, um als eine Verstellpumpe zu arbeiten, deren Fördermenge von im wesentlichen einer Null-Leistung zu einer größeren Leistung veränderlich ist. In einem solchen Fall kann die Verstellpumpe kontinuierlich betrieben werden.

Insgesamt ist die erfindungsgemäße strömungstechnische Vor­ richtung so einfach konstruiert, daß sie eine gute bordsei­ tige Eignung für Fahrzeuge od. dgl. und eine zufriedenstel­ lende Betriebsfähigkeit sowie Bedienbarkeit zeigt. Zusätz­ lich zu diesen vorteilhaften Effekten besitzt die Vorrichtung eine hohe Zuverlässigkeit, selbst wenn ein Notfall eintre­ ten sollte.

Ein umfassenderes Verständnis dieser Erfindung und vieler ihrer Vorteile wird ohne weiteres erlangt, wenn diese noch deutlicher unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen wird. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt einer ersten bevorzugten Ausfüh­ rungsform einer strömungstechnischen Vorrichtung gemäß der Erfindung, die als eine Kolbenpumpe von veränder­ licher Leistung ausgebildet ist;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines wesent­ lichen Teils der ersten Ausführungsform;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer gegen­ über Fig. 2 abgewandelten zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung,

Fig. 4 ein Streuungsdiagramm, das die Beziehung zwischen der Anzahl von wiederholten Abschalt- sowie Verbindungs­ vorgängen und dem Rutschdrehmoment unter einer Fett­ schmierung darstellt, und zwar einer Beziehung, die sich bei der ersten bevorzugten Ausführungsform er­ geben hat;

Fig. 5 ein Streuungsdiagramm, das die Beziehung zwischen der Anzahl von wiederholten Abschalt- sowie Verbindungs­ vorgängen und dem Rutschdrehmoment unter einer Öl­ schmierung darstellt, und zwar einer Beziehung, die sich bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen strömungstechnischen Vorrich­ tung ergeben hat;

Fig. 6 ein Streuungsdiagramm, das die Beziehung zwischen der Anzahl von wiederholten Abschalt- sowie Verbindungs­ vorgängen und dem Rutschdrehmoment unter einer Fett­ schmierung darstellt, und zwar einer Beziehung, die sich bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen strömungstechnischen Vorrichtung ergeben hat;

Fig. 7 ein Streuungsdiagramm, das die Beziehung zwischen der Anzahl von wiederholten Abschalt- sowie Verbindungs­ vorgängen und dem Rutschdrehmoment unter einer Öl­ schmierung darstellt, und zwar einer Beziehung, die sich bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform ergeben hat;

Fig. 8 einen Axialschnitt einer Kolbenpumpe veränderlicher Leistung herkömmlicher Bauart.

Ein weiteres Verständnis der bisher allgemein beschriebenen Erfindung kann unter Bezugnahme auf spezielle bevorzugte Ausführungsformen erlangt werden, die hier lediglich zu Er­ läuterungszwecken beschrieben werden und nicht den Rahmen der Erfindung begrenzen.

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte erste Ausführungsbeispiel ist eine Kolbenpumpe veränderIicher Leistung, bei der durch ein vorderes Gehäuseteil 21, ein mittleres Gehäuseteil 22 und einen stirnseitigen Gehäusedeckel 23 ein umschlossener Raum 24 gebildet sind. Zwischen dem vorderen Gehäuseteil 21 und dem Gehäusedeckel 23 ist in diesem Raum 24 eine von Lagern 25 und 26 drehbar gehaltene Antriebswelle 27 angeordnet. Rund um eine mittige Keilverzahnung 27a der Welle 27 ist ein Zylinderblock 29 angeordnet, der entlang der Achslinie verschiebbar ist und eine Mehrzahl von Bohrungen 28 besitzt, die parallel zur Mittelachslinie verlaufen.

Im vorderen Gehäuseteil 21 ist eine konkave Wiegenführungs­ fläche 21a ausgebildet. Eine mit einem konvexen Wiegenkopf 30a versehene Taumelscheibe 30 ist verschwenkbar in der Wiegenführungsfläche 21a gehalten und mit einer Mehrzahl von Gleitschuhen 31 verbunden, die drehbar und verschiebbar an­ geordnet sind. Die Gleitschuhe 31 sind an Kolben 32 montiert, die in den Bohrungen 28 des Zylinderblocks 29 hin- und her­ bewegbar aufgenommen sind.

Zwischen dem Zylinderblock 29 und dem stirnseitigen Gehäuse­ deckel 23 ist an diesem eine Ventilplatte 33 so befestigt, daß das offene Ende der Bohrungen 28 abgeschlossen wird. Die Ventilplatte 33 ist mit einer Eintrittsöffnung 33a und einer Austrittsöffnung 33b versehen, welche durch die Ven­ tilplatte 33 in bogenförmiger Ausgestaltung ausgearbeitet sind, einander entgegenstehen und dem Drehort der Öffnungen 28a der Bohrungen 28 entsprechen. Die Öffnungen 33a und 33b sind so ausgebildet, daß sie mit einer Einlaßöffnung 23a und einer Auslaßöffnung 23b, die im Gehäusedeckel 23 ausgestal­ tet sind, übereinstimmen. Die Einlaß- und Auslaßöffnung 23a, 23b sind an ihren Enden in zu den Eintritts- und Austritts­ öffnungen 33a, 33b identischer Weise gestaltet.

Zwischen der Antriebswelle 27 und dem Zylinderblock 29 ist auf der Seite des Gehäusedeckels 23 ein Ringraum gebildet, in welchem zwischen vorderen und hinteren Scheiben 34 eine Schraubendruckfeder 35 gehalten ist. Die vordere Scheibe 34 ist imstande, ein Schwenklager 37 längs der Mittelachslinie mit Hilfe eines Stifts 36 durch eine Druckkraft der Schrau­ bendruckfeder 35 zu drücken. Das Schwenklager 37 ist schwenk­ bar an Gleitschuh-Haltegliedern 38 angebracht, die die Gleit­ schuhe 31 in radialen Richtungen verschiebbar halten. Die hintere Scheibe 34 ist imstande, auf den Zylinderblock 29 mittels eines Schnappringes durch die Druckkraft der Schrau­ bendruckfeder 35 einen Druck aufzubringen. Der Zylinderblock 29 wird in der entgegengesetzten Richtung druckbelastet, in welcher das Schwenklager 37 einem Druck unterliegt.

Im vorderen Gehäuseteil 21 ist auf der Seite des unteren Totpunkts ein Druckstab 39 angeordnet, der mit einer um die­ sen herum verlaufenden Regelfeder 40 ausgestattet ist. Der Druckstab 39 wird durch die Regelfeder 40 so belastet, daß er ständig bestrebt ist, den Neigungswinkel der Taumelschei­ be 30 zu verkleinern. Am Gehäusedeckel 23 ist auf der Seite des oberen Totpunkts, der symmetrisch um die Taumelscheibe 30 mit Bezug zum Druckstab 39 und der Regelfeder 40 liegt, ein Regelzylinder 41 angeordnet, der mit einem Regel­ kolben 43 ausgestattet ist, welcher über eine Kugel 42 mit der Taumelscheibe 30 in Berührung gebracht wird. Der Regel­ kolben 43 kann durch Zufuhr eines Fluids unter Förderdruck mittels eines Auf-Zu-Ventils 44 in eine Druckkammer 41a des Regelzylinders 41 vorwärts verschoben werden. Das Auf-Zu- Ventil 44 ist mit der Auslaßöffnung 23b durch eine Ölleitung verbunden und mit einem Stellkolben 45 versehen, der eine Auskehlung hat, so daß Fluid unter Förderdruck eingeführt werden kann. Der Stellkolben 45 steht durch eine Druckfeder 46 unter einem Abwärtsdruck, so daß die Verbindung zwischen der Auslaßöffnung 23b sowie der Druckkammer 41a abzusperren ist, und er kann die Druckkammer 41a mit der Auslaßöffnung 23b verbinden, wenn eine Magnetspule 48 durch Anschalten eines Befehlssignalgebers 47 erregt wird.

Vor dem vorderen Gehäuseteil 21 befindet sich eine Riemen­ scheibe 50, die über einen Riemen mit einem (nicht darge­ stellten) Motor verbunden wird. Die Riemenscheibe 50 ist an einem Ende der Antriebswelle 27 durch einen Schnappring 51 sowie eine Schraube 52 angebracht, wobei sie in der axialen Richtung unbeweglich, in der Umfangsrichtung jedoch gleit- oder rutschfähig ist. In der Riemenscheibe 50 ist eine Dreh­ moment-Begrenzungseinrichtung (ein Drehmomentbegrenzer) T angeordnet.

Im folgenden wird der Drehmomentbegrenzer T beschrieben. Eine Nabe 53 ist koaxial zur Riemenscheibe 50 ausgestaltet, und radial außerhalb der Nabe 53 ist rund um diese herum eine Federkammer 54 ausgebildet. Ein Ring 55 ist koaxial zur Welle 27 so angeordnet, daß er mit einer vorderen Keilverzah­ nung 27b der Antriebswelle 27 in Eingriff kommt, und die Außenumfangsfläche des Ringes 55 ist mit einem Drucklager 56 in Anlage, das verschiebbar mit einer Stirnfläche des vor­ deren Gehäuseteils 21 in Berührung gebracht wird. Vor dem Ring 55 und dem Drucklager 56 ist koaxial zur Welle 27 eine Buchse 57 so angeordnet, daß sie mit der vorderen Keilver­ zahnung 27b der Antriebswelle 27 in Eingriff ist. Die Buchse 57 liegt der rückwärtigen Stirnfläche der Nabe 53 der Riemen­ scheibe 50 gegenüber und ist mit einer Kehle 57a versehen, die in der axialen Richtung eingestochen ist, wie der Fig. 2 am besten zu entnehmen ist. Wie die Fig. 1 zeigt, ist vor der Buchse 57 ein Drucklager 58 koaxial zur Antriebswelle 27 angeordnet, das mit der vorderen Keilverzahnung 27b der Wel­ le 27 in Eingriff ist und in der Nabe 53 der Riemenscheibe 50 liegt.

Wie der Fig. 2 am besten zu entnehmen ist, werden die Außen­ umfangsflächen der Nabe 53 und der Buchse 57 durch eine Schrau­ benzugfeder 59 mit einer vorbestimmten Anzugstoleranz zusam­ mengehalten. Die gewundene Feder 59 ist an einem Ende radial einwärts gebogen und in der Kehle 57a der Buchse 57 an diesem Ende befestigt. Wenn die Feder 59 von der der Riemenscheibe 50 gegenüberliegenden Seite aus betrachtet wird, so ist sie im Uhrzeigersinn oder in derselben rechten Richtung wie die Drehrichtung der Riemenscheibe 50 gewickelt, und sie ist am innersten Ende in der Kehle 57a fest angebracht. Darüber hin­ aus ist die Feder 59 in einer Anzahl von zwei bis drei Win­ dungen über die Außenumfangsfläche der Nabe 53 und in einer Anzahl von vier bis fünf Windungen über die Außenumfangsfläche der Buchse 57 gewickelt.

Die strömungstechnische Vorrichtung der ersten Ausführungs­ form mit dem oben beschriebenen Aufbau, d. h. die Verstell­ kolbenpumpe, wird zum Betreiben eines Kältemittelkompressors in einem Kühlkreislauf verwendet. Die Arbeitsweise der Pumpe wird nachfolgend beschrieben. Die Auslaßöffnung 23b ist mit einem (nicht dargestellten) Hydraulikmotor verbunden, wäh­ rend die Abtriebswelle des Hydraulikmotors mit dem (nicht dargestellten) Kühlkompressor im Kühlkreislauf verbunden ist. Der Riemen wird ständig synchron mit dem Drehen des Motors angetrieben, und der Befehlssignalgeber 47 ist als ein Kühl­ anlagenschalter in einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs an­ geordnet. In der Pumpe ist, solange eine normale Belastung an der Antriebswelle 27 aufgebracht wird, diese Welle 27 mit der Riemenscheibe 50 durch den in dieser Scheibe, die vom Motor angetrieben wird, angeordneten Drehmomentbegrenzer T verbunden.

Da in dem Drehmomentbegrenzer T die gewundene Feder 59 an ihrem Ende mit der eingestochenen Kehle 57a fest ist und die Außenumfangsflächen der Nabe 53 sowie der Buchse 57 mit einer aus der vorbestimmten Anzugstoleranz resultierenden Anzugskraft hält, werden die Nabe 53 der Riemenscheibe 50 und die Buchse 57, die einstückig sowie koaxial auf der An­ triebswelle 27 angeordnet ist, in den verbindenden oder kup­ pelnden Zustand durch eine Einrückkraft, die vom festen Ende der Feder 59 ausgeübt wird, und durch die Anzugskraft, die auf die Außenumfangsflächen der Nabe 53 sowie der Buchse 57 ausgeübt wird, gebracht. Das Drucklager 56 wird synchron mit der Buchse 57 gedreht und zwischen der Buchse 57 sowie dem vorderen Gehäuseteil 21 verschoben. Als Ergebnis werden die Riemenscheibe 50 sowie die Antriebswelle 27 synchron gedreht und die Antriebskraft des Motors auf die Welle 27 übertragen.

Wenn es nicht notwendig ist, die Fahrgastzelle zu kühlen, d. h., wenn der Befehlssignalgeber 47 abgeschaltet ist, wird das Auf-Zu-Ventil 44 in den Schließzustand gebracht, weil der Stellkolben 45 durch die Druckkraft der Druckfeder 46 nach unten gepreßt wird. Demzufolge wird kein Druckfluid in die Druckkammer 41a des Regelzylinders 41 eingeführt und die Taumelscheibe 30 auf ihrem minimalen Neigungswinkel R, z. B. bei etwa 1°, gehalten, was der Null-Leistung gleichwer­ tig ist, und dieses Halten entspringt der Kraft der Regelfe­ der 40, um die Kupplungs- oder Abschaltfunktion zu ersetzen. Selbst wenn die Pumpe ständig durch den Riemen weiter ange­ trieben wird, wird als Ergebnis im wesentlichen kein Hydrau­ liköl aus der Auslaßöffnung 23b gefördert, womit der Hydrau­ likmotor nicht betrieben und insofern der Kühlkompressor stillgesetzt wird.

Wenn es notwendig ist, den Fahrgastraum zu kühlen, d. h., wenn der Befehlssignalgeber 47 angeschaltet wird, wird das Auf-Zu-Ventil 44 in den geöffneten Zustand gebracht, weil der Stellkolben 45 durch die magnetische Kraft der Magnet­ spule 48 angehoben wird. Demzufolge wird das ausgeförderte Druckfluid in die Druckkammer 41a des Regelzylinders ruhig in Übereinstimmung mit dem minimalen Neigungswinkel R von etwa 1° eingeführt, und anschließend wird das Druckfluid durch einen geringfügig vergrößerten Neigungswinkel auf Druck gebracht. Das auf diese Weise im Druck erhöhte Druck­ fluid wird allmählich in die Druckkammer 41a des Regelzylin­ ders 41 eingeführt, um den Regelkolben 43 zu verlagern. Dem­ zufolge erleichtert das geförderte, auf Druck gebrachte Druckfluid die Vorbewegung des Regelkolbens 43, so daß die Taumelscheibe 30 zur Erhöhung ihres Neigungswinkels einem Druck unterworfen wird. Das bedeutet, daß die Pumpe ruhig bei der minimalen Fördermenge, die der Null-Leistung gleich ist, anläuft. Wenn der Winkel der Taumelscheibe 30 den maxi­ malen Wert erreicht, geht die Pumpe in den stetigen Betrieb bei der maximalen Fördermenge über. In dem Fall, da die Schwenkachse der Taumelscheibe 30 zur Seite des oberen Tot­ punkts hin mit Bezug zur Mittelachslinie der Antriebswelle 27 verlagert wird, wird, da die Drücke in den Bohrungen 28 ansteigen, die Druckreaktionskraft an der Taumelscheibe 30 als ein Moment aufgebracht, das in einer Richtung wirkt, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe 30 zu vergrößern, und folglich wird die unerwünschte Verzögerung während des Anlaufens verhindert und kann der minimale Neigungswinkel der Taumelscheibe 30 mit einem kleineren Wert festgesetzt werden.

Wenn das Kühlen abgeschlossen und ein erneutes Kühlen des Passagierraumes unnötig ist, d. h., wenn der Befehlssignalge­ ber 57 angeschaltet war und dann wieder abgeschaltet wird, wird das Auf-Zu-Ventil 44 wieder in den Schließzustand ge­ schaltet. Dann tritt eine Druckverminderung durch den Druck­ fluidabfluß durch die Gleitflächenspielräume im Zylinderblock 29, durch den Druckfluidablauf durch die (nicht dargestell­ te) Rücklaufdrosselöffnung, die im Regelzylinder 41 ausgebil­ det ist, od. dgl. ein, und deshalb wird die Menge des geför­ derten Druckfluids, das die Taumelscheibe 30 in der Richtung der Vergrößerung ihres Neigungswinkels belastet hat, vermin­ dert. Als Ergebnis wirkt die Regelfeder 40 auf die Taumel­ scheibe 30 mit größerer Kraft, so daß diese allmählich zur Seite des verkleinerten Neigungswinkels verlagert wird. Dem­ zufolge gelangt die Pumpe in den Zustand der minimalen För­ dermenge, der der Null-Leistung gleich ist, während sie in ihrem Betrieb fortfährt.

Falls ein Förderkanal der Pumpe, wenn diese stetig betrieben wird, durch Fremdkörper, wie Abriebpartikel od. dgl., blockiert werden sollte oder wenn die Schmierung unzureichend sein sollte, so daß ein Festfressen an den gleitenden Berei­ chen zwischen den Kolben 32 und den Bohrungen 28, zwischen der Stirnfläche des Zylinderblocks 29 und der Ventilplatte 33, zwischen den Gleitschuhen 31 und der Taumelscheibe 30 u. dgl. ohne Rücksicht auf den Pumpenbetriebszustand auftritt, dann unterbricht der Drehmomentbegrenzer T die Verbindung zwischen der Antriebswelle 27 und der Riemenscheibe 50 in der Pumpe.

Wenn abnormale Betriebszustände auftreten, so werden hohe Belastungen an der Antriebswelle 27 aufgebracht, weshalb die gewundene Feder 59 zu einem Rutschen an der Außenumfangsflä­ che der Nabe 53 der Riemenscheibe 50 gegen die aus der An­ zugstoleranz resultierende Reibungskraft kommt. Als Ergeb­ nis werden die Riemenscheibe 50 und die Antriebswelle 27 nicht synchron gedreht, weshalb die Antriebskraft des Motors nicht auf die Antriebswelle 27 übertragen werden kann. In diesem Moment wird das Drucklager 58 mit der inneren Stirn­ fläche der Riemenscheibe 50 in Gleitberührung gebracht und von der Buchse 57 gelöst. Somit treten keine inneren Bruch­ schäden, wie ein Bruch im Förderkanal, ein Bruch an gleiten­ den Teilen u. dgl., auf.

Da die Pumpe ferner die Feder 59 enthält, die in derselben Richtung gewickelt ist, wie die Drehrichtung der Riemenschei­ be 50 verläuft, d. h. in der im Uhrzeigersinn oder nach rechts verlaufenden Richtung, wird die Drehkraft auf die Feder 59 auf der Seite der Nabe 53 in dieser im Uhrzeigersinn verlau­ fenden Richtung aufgebracht, um die gewundene Feder 59 zu lockern, und wird auf diese die Reibungskraft auf der Seite der Buchse 57 in der entgegen dem Uhrzeigersinn oder nach links verlaufenden Richtung aufgebracht, um die gewundene Feder 59 im verbundenen Zustand und im Abschaltzustand zu lockern.

Da die gewundene Feder 59 in der Kehle 57a der Buchse 57 fest und in einer Anzahl von zwei bis drei Windungen über die Außenumfangsfläche der Nabe 53 sowie in einer Anzahl von vier bis fünf Windungen über die Außenumfangsfläche der Buch­ se 57 gewickelt ist, rutscht darüber hinaus diese Feder 59 immer an der Außenumfangsfläche der Nabe 53 im verbundenen Zustand und im Abschaltzustand. Insofern ist diese Konstruk­ tion der Pumpe von Vorteil, wenn die Bauteile ersetzt werden, und die gewundene Feder 59 wird soweit wie möglich daran ge­ hindert, thermisch abgebaut oder verschlechtert zu werden, weil die Riemenscheibe 50 eine bessere Kühlfähigkeit bietet, als das die Buchse 57 tut. Durch diese Konstruktion ist die Pumpe instande, eine großartige Haltbarkeit und Standzeit zu bieten.

Die zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen strömungstechnischen Vorrichtung ist im allgemeinen zur ersten Ausführungsform identisch mit der Ausnahme, daß sie eine ge­ wundene Feder 60 enthält, die entgegengesetzt zu der im Uhr­ zeigersinn verlaufenden Drehung der Riemenscheibe 50 in der entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn oder nach links verlaufen­ den Richtung gewickelt ist. Die anderen konstruktiven Ein­ zelheiten sind dieselben wie bei der ersten Ausführungsform, weshalb die Arbeitsweise und die vorteilhaften Wirkungen hier nicht weiter beschrieben werden.

Da die Pumpe die in der entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn oder nach links verlaufenden Richtung gewickelte Feder 60 ent­ hält, deren Wickelrichtung zur Drehrichtung der Riemenschei­ be 50 entgegengesetzt ist, wird auf die gewundene Feder 60 auf der Seite der Nabe 53 eine Kraft in der Richtung entge­ gen dem Uhrzeigersinn ausgeübt, um die gewundene Feder 60 an­ zuziehen oder zu spannen, und wird auf diese auf der Seite der Buchse 57 eine Reibungskraft in der Uhrzeigerrichtung ausgeübt, um die gewundene Feder 60 im verbundenen Zustand und im Abschaltzustand anzuziehen.

Bewertung

Die erste und zweite bevorzugte Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen strömungstechnischen Vorrichtungen wurden im Hinblick auf die Wiederholbarkeit des Rutschdrehmoments un­ tersucht, und die Ergebnisse sind in den Fig. 4 - 7 darge­ stellt. Diese Fig. 4 - 7 sind Streuungsdiagramme, die die Beziehungen zwischen der Anzahl von wiederholten Abschalt- und Verbindungsvorgängen (von einmal bis 100mal) sowie dem Rutschdrehmoment (in kgf·m) zeigen, wobei die Fig. 4 und 5 die bei der ersten bevorzugten Ausführungsform festgestell­ ten Beziehungen sowie die Fig. 6 und 7 die bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform festgestellten Beziehungen dar­ stellen. Darüber hinaus ist zu bemerken, daß die Fig. 4 und 6 auf die bei einer Fettschmierung festgestellten Be­ ziehungen bei der ersten bzw. zweiten Ausführungsform und die Fig. 5 und 7 auf die bei einer Ölschmierung festgestell­ ten Beziehungen bei der ersten bzw. zweiten Ausführungsform ausgerichtet sind.

Wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, hat die Pumpe in der ersten bevorzugten Ausführungsform den Abschaltvorgang mit einem im wesentlichen konstanten Rutschdrehmoment von etwa 2 kgf · m (19,62 Nm) bei der Fettschmierung gleich nach ihrem Zusammen­ bau bis zu der Zeit, da die Abschalt- und Verbindungsvorgän­ ge 100mal wiederholt wurden, ausgeführt. Ferner neigte, wie in Fig. 5 gezeigt ist, die Pumpe der ersten Ausführungs­ form mehr dazu, das schwankende Rutschdrehmoment bei dem An­ lauf unter der Ölschmierung zu zeigen, als das unter der Fettschmierung der Fall war. Jedoch erschien der Mittelwert der Rutschdrehmomente während des Abschaltvorgangs als kon­ stant.

Wie andererseits der Fig. 6 zu entnehmen ist, führte die Pumpe der zweiten bevorzugten Ausführungsform den Abschalt­ vorgang mit einem Rutschdrehmoment von etwa 2 kgf · m (19,62 Nm) unter der Fettschmierung anfangs aus, jedoch zeigte sich ein abnehmendes Schlupfdrehmoment, als die Abschalt- und Verbin­ dungsvorgänge wiederholt wurden. Das Schlupfdrehmoment wurde auf etwa 1,6 kgf·m (10,98 Nm) vermindert, wenn die Vorgänge annähernd 20mal wiederholt wurden, und es wurde danach auf diesem Wert stabilisiert. Wie ferner der Fig. 7 zu entnehmen ist, zeigte die Pumpe der zweiten bevorzugten Ausführungsform ein höheres Rutschdrehmoment von etwa 3,3 kgf·m (32,37 Nm) unter der Ölschmierung anfangs, sie zeigte jedoch das scharf abnehmende Rutschdrehmoment, wenn die Abschalt- und Verbindungsvorgänge wiederholt wurden. Das Rutschdrehmoment wurde auf etwa 2,0 kgf·m (19,62 Nm) vermindert, wenn die Vorgänge annähernd 20mal wiederholt wurden, und es wurde da­ nach auf dem Wert stabilisiert. Es ist zu bemerken, daß die Bewertung der Pumpe der zweiten bevorzugten Ausführungsform unter der Ölschmierung beendet wurde, nachdem die Vorgänge 42mal wiederholt wurden.

Aus dem Obigen wird ersichtlich, daß die Pumpe der ersten bevorzugten Ausführungsform das Rutschdrehmoment wiederholt mit einer besseren Genauigkeit ausübt oder hervorbringt, als das bei der Pumpe der zweiten Ausführungsform der Fall ist. Ferner wird ersichtlich, daß das durch die Pumpe der ersten Ausführungsform hervorgebrachte Rutschdrehmoment weniger durch die Oberflächenrauhigkeit der gleitenden Flächen beein­ flußt oder beeinträchtigt wurde als das bei der Pumpe der zweiten bevorzugten Ausführungsform ausgeübte Rutschdrehmo­ ment, und daß das bei der Pumpe der ersten Ausführungsform hervorgebrachte Rutschdrehmoment kaum beeinflußt wurde, selbst wenn die Schmierung an den gleitenden Flächen verändert wurde. Weil des weiteren die Pumpe der ersten bevorzugten Ausfüh­ rungsform kaum das Rutschdrehmoment an der Antriebswelle 27 ausübte, selbst wenn die gewundene Feder 59 für eine lange Zeitspanne gerutscht ist, war diese Ausführungsform in ihrer Konstruktion sicher oder haltbar.

Die Pumpen der ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsform werden für ein Betreiben des Kühlkompressors im Kühlkreislauf verwendet. Die Pumpen können ebenfalls zum Betreiben von hydraulischen Arbeitssystemen von Fahrzeugen eingesetzt wer­ den, die mit Maschinen für spezielle Zwecke ausgerüstet sind, z. B. für Kippfahrzeuge.

Wenn das der Fall ist, wird die Riemenscheibe 50 immer in den verbundenen Zustand gebracht, und der Befehlssignalgeber 47 wird zu einem Lade-/Kippbetriebschalter gemacht, der so angeordnet ist, daß er die Betätigung des Lade-/Kippbetrieb­ hebels blockiert. Auch in diesem Anwendungsfall wird, solan­ ge eine normale Belastung an der Antriebswelle 27 aufgebracht wird, der Drehmomentbegrenzer T in den verbundenen Zustand versetzt. Die Pumpe wird zum Fördern in Gang gesetzt, indem einfach der Lade-/Kippbetriebschalter angeschaltet wird. Wenn dieser Schalter abgeschaltet wird, dann geht die Pumpe zur minimalen Fördermenge über, die gleich der Null-Leistung ist, während sie in ihrem Betrieb fortfährt. Wenn abnormale Belastungen auf die Antriebswelle 27 aufgebracht werden soll­ ten, so wird gleicherweise der Drehmomentbegrenzer T in den Abschaltzustand versetzt, und dadurch wird die Antriebskraft des Motors nicht auf die Antriebswelle 27 übertragen. Als Ergebnis dessen wird die Riemenscheibe 50 im Leerlauf ge­ dreht, ohne innere Bruchschäden hervorzurufen. Wenn die Über­ lastungen beseitigt werden, werden die Riemenscheibe 50 und die Antriebswelle 27 wieder verbunden und die Pumpe in ihre ursprüngliche Funktionsweise zurückversetzt.

Bei der ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße strömungstechnische Vorrichtung als eine Kolbenpumpe von veränderlicher Leistung verwirklicht. Es ist jedoch aus den vorhergehenden Erläuterungen augen­ scheinlich, daß die erfindungsgemäße strömungstechnische Vorrichtung als Kompressoren von veränderlicher Leistung realisiert werden kann.

Durch die Erfindung wird somit eine strömungstechnische Vor­ richtung offenbart, die eine von einem Motor angetriebene Riemenscheibe, eine in der Riemenscheibe angeordnete Drehmo­ ment - Begrenzungseinrichtung, welche imstande ist, die mit­ tels der Riemenscheibe übertragene Antriebskraft abzuschal­ ten, wenn auf diese Einrichtung eine Überlast einwirkt, und eine durch die Drehmoment-Begrenzungseinrichtung betriebene Antriebswelle umfaßt. Die Drehmoment-Begrenzungseinrichtung enthält eine koaxial mit der Riemenscheibe ausgebildete Nabe, eine einstückig mit und koaxial zur Antriebswelle angeord­ nete Buchse sowie eine gewundene Feder, die imstande ist, Außenumfangsflächen der Nabe und der Buchse durch ein An­ ziehen oder Spannen mit einer vorbestimmten Anzugstoleranz festzuhalten. Durch diese Drehmoment-Begrenzungseinrichtung treten, wenn auf die Antriebswelle abnormale Belastungen aufgebracht werden sollten, schwerlich innere Bruchschä­ den od. dgl. in der strömungstechnischen Vorrichtung auf. Weil darüber hinaus die Drehmoment-Begrenzungseinrichtung eine äußerst einfache Konstruktion aufweist, kann die strö­ mungstechnische Vorrichtung mit verringerten Abmessungen und reduzierten Herstellungskosten gefertigt werden.

Es ist klar, daß dem Fachmann bei Kenntnis der durch die Erfindung vermittelten Lehre zahlreiche Abwandlungen und Abänderungen an den beschriebenen sowie dargestellten bevor­ zugten Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes nahege­ legt sind, die jedoch als in den Rahmen der Erfindung fal­ lend anzusehen sind.

Claims (7)

1. Strömungstechnische Vorrichtung

• - mit einer von einem Motor angetriebenen Riemenscheibe (50),
• - mit einer Drehmoment-Begrenzungseinrichtung (T), die in der Riemenscheibe (50) angeordnet und imstande ist, die Übertragung einer durch die Riemenscheibe einge­ führten Drehkraft bei Aufbringen einer Überlast auf diese Einrichtung abzuschalten, und
• - mit einer mittels der Drehmoment-Begrenzungseinrich­ tung angetriebenen Antriebswelle (27),
• - wobei die Drehmoment-Begrenzungseinrichtung (T) umfaßt:
• - eine koaxial zur Riemenscheibe (50) ausgebildete Nabe (53),
• - eine einstückig auf der Antriebswelle (27) sowie koaxial zu dieser angeordnete Buchse (57) und
• - eine gewundene Feder (59, 60), die imstande ist, Außen­ umfangsflächen der Nabe (53) sowie der Buchse (57) durch ein Festziehen mit einer vorbestimmten Anzugstoleranz festzuhalten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewundene Feder (59) in einer mit einer Drehrichtung der Riemenscheibe (50) identischen Richtung gewickelt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewundene Feder (59, 60) an einem Ende entweder an der Nabe (53) oder an der Buchse (57) fest angebracht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewundene Feder (59, 60) mit einer größeren Anzahl von Windungen über die Außenumfangsfläche der Nabe (53) als über die Außenumfangsfläche der Buchse (57) oder umgekehrt gewickelt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfaßt:

• - eine neigungsfähig an der Welle (27) angeordnete Tau­ melscheibe (30),
• - eine Regelfeder (40), die die Taumelscheibe (30) so belasten kann, daß diese ständig bestrebt ist, ihren Neigungswinkel zu verkleinern,
• - einen Regelzylinder (41), der die Taumelscheibe (30) entgegengesetzt zur Regelfeder (40) und so belasten kann, daß diese bestrebt ist, ihren Neigungswinkel zu vergrößern, und
• - ein in einem Druckfluidkanal, der Druckfluid in den Regelzylinder (41) einführen kann, angeordnetes Auf-Zu- Ventil (44),
• - wobei die fluidtechnische Vorrichtung als eine Pumpe mit veränderlicher Leistung arbeitet.

6. Strömungstechnische Vorrichtung

• - mit einer von einem Motor angetriebenen Riemenscheibe (50),
• - mit einer Drehmoment-Begrenzungseinrichtung (T), die in der Riemenscheibe (50) angeordnet und imstande ist, die Übertragung einer durch die Riemenscheibe eingeführ­ ten Drehkraft bei Aufbringen einer Überlast auf diese Einrichtung abzuschalten, und
• - mit einer mittels der Drehmoment-Begrenzungseinrichtung angetriebenen Antriebswelle (27),
• - wobei die Drehmoment-Begrenzungseinrichtung (T) umfaßt:
• - eine koaxial zur Riemenscheibe (50) ausgebildete Nabe (53),
• - eine einstückig auf der Antriebswelle (27) sowie koaxial zu dieser angeordnete Buchse (57) und
• - eine gewundene Feder (59), die imstande ist, Außenum­ fangsflächen der Nabe (53) sowie der Buchse (57) durch ein Festziehen mit einer vorbestimmten Anzugstoleranz fest­ zuhalten, in einer zur Drehrichtung der Riemenscheibe (50) identischen Richtung gewickelt ist, mit einem Ende an entweder der Nabe (53) oder an der Buchse (57) befe­ stigt ist und mit einer größeren Anzahl von Windungen über die Außenumfangsfläche der Nabe als über die Außen­ umfangsfläche der Buchse oder umgekehrt gewickelt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, die ferner umfaßt:

• - eine neigungsfähig an der Welle (27) angeordnete Taumel­ scheibe (30),
• - eine Regelfeder (40), die die Taumelscheibe (30) so belasten kann, daß diese ständig bestrebt ist, ihren Neigungswinkel zu verkleinern,
• - einen Regelzylinder (41), der die Taumelscheibe (30) entgegengesetzt zur Regelfeder (40) und so belasten kann, daß diese bestrebt ist, ihren Neigungswinkel zu vergrö­ ßern und
• - ein in einem Druckfluidkanal, der Druckfluid in den Regelzylinder (41) einführen kann, angeordnetes Auf-Zu- Ventil (44),
• - wobei die fluidtechnische Vorrichtung als eine Pumpe mit veränderlicher Leistung arbeitet.