DE4332324A1

DE4332324A1 - Radialkolbenmaschine

Info

Publication number: DE4332324A1
Application number: DE19934332324
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Griese; Werner Dipl Ing Steprath
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-09-23
Filing date: 1993-09-23
Publication date: 1994-10-20

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Aus der EP 0 384 974 A1 ist schon eine derartige Radialkolbenmaschine bekannt. Diese hat einen auf einer Antriebswelle befestigten Rotor, in dessen stern förmig um die Antriebswelle angeordneten Bohrungen Kolben gleitend geführt sind. Die Kolben stützen sich über Gleitschuhe an der Innen fläche eines Hubrings ab, der im Bereich der Kolben in einem mehr teiligen Gehäuse gelagert ist.

Nachteilig bei der bekannten Radialkolbenmaschine ist, daß der Rotor ein relativ arbeitsaufwendiges und damit teures Bauteil darstellt. Es müssen sowohl die Kolben, als auch insbesondere die Bohrungen in dem Rotor mit engen Toleranzen gefertigt werden, um eine geringe Ausschußrate zu erzielen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Kolben nicht in einem Rotor, sondern in jeweils gleichartigen, einfach und preiswert beispielsweise im Gußverfahren herstellbaren Zylinderelementen gelagert werden. Die Zylinderele mente sind sternförmig um ein mit der Antriebswelle fest verbundenes Hubglied angeordnet und im Gehäuse fixiert. Dadurch, daß jeweils nur ein Kolben mit einem Zylinderelement gepaart wird, können die Tole ranzgrenzen in deren Fertigung vergrößert werden. So ist beispiels weise bei einer zu großen Bohrung im Zylinderelement lediglich das einzelne (preiswert herstellbare) Zylinderelement nicht mehr ver wendbar. Demgegenüber wäre beim Stand der Technik bei einer einzigen zu großen Bohrung in einem Rotor der gesamte Rotor nicht weiter zu verwenden. Dadurch ist die erfindungsgemäße Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) preiswert herstellbar.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen und Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in Anspruch 1 angegebenen Radialkolbenmaschine möglich. Die erfindungsgemäße Radialkolbenmaschine kann mechanisch besonders stabil aufgebaut wer den, wenn die Zylinderelemente an der Außenwand Versteifungsrippen haben, so daß die Zylinderelemente seitlich formschlüssig aneinander anschließen, und wenn die an dem Innendurchmesser des Gehäuses an liegenden Auflageflächen der Zylinderelemente gerundet und dem Innendurchmesser des Gehäuses angepaßt sind. Vorteilhaft ist es außerdem, die zur Fixierung der Zylinderelemente im Gehäuse dienen den Fixierstifte als Fixierhülsen auszubilden, die gleichzeitig zur Durchführung für das Druckmittel dienen. Die Radialkolbenmaschine kann dem jeweiligen Anwendungsfall besonders gut angepaßt werden, wenn für das Gehäuse, die Zylinderelemente und die Kolben unter schiedliche Materialien verwendet werden.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) vereinfacht im Längsschnitt, Fig. 2 ein Zylinderelement im Längsschnitt, Fig. 3 das Zylinderelement nach Fig. 2 in Seitenan sicht, Fig. 4 das Zylinderelement nach Fig. 3 in einem Schnitt in der Ebene IV-IV und Fig. 5 ein Zylinderelement nach Fig. 2 in einer abgewandelten Ausführung im Längsschnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe nach Fig. 1 besteht aus einem zweiteiligen Gehäuse 10, das vorzugsweise im Gußverfahren herge stellt ist. Es hat ein erstes topfförmiges Gehäuseteil 11, dessen Mantelwand 12 keine Durchbrüche aufweist. Die eine, weitgehend ge schlossene Stirnseite des Gehäuseteils 11 ist trichterförmig ausge bildet und hat eine zentrisch ausgebildete Durchführung 13 für eine Antriebswelle 15. Die Durchführung 13 hat einen Fortsatz 14, der in das Innere des Gehäuseteils 11 bis etwa in die Ebene der Mantelwand 12 ragt. An seinen Außenwänden ist das Gehäuseteil 11 durch Rippen 16 verstärkt.

Die andere, offene Stirnseite des Gehäuseteils 11 ist von einem zweiten Gehäuseteil 17 verschlossen, das mittels einer Schraubver bindung 18 befestigt und einem Dichtring 19 abgedichtet ist. Das Ge häuseteil 17, das mit Fortsätzen in das Innere des Gehäuseteils 11 bis etwa in der halben Tiefe der Mantelwand 12 ragt, hat ebenfalls eine zentrisch ausgebildete Durchführung 21 für die Antriebswelle 15. Die beiden Gehäuseteile 11, 17 bilden einen abgeschlossenen Raum 22, wobei zwischen dem Gehäuseteil 17 und der Mantelwand 12 des Gehäuseteils 11 in Höhe der Durchführung 21 der Raum 22 einen an nähernd ringförmigen Bereich 23 aufweist.

Im Übergangsbereich zwischen dem Raum 22 und dem Bereich 23 ist in der Mantelwand 12 des Gehäuseteils 11 ein Druckmittelanschluß 24 ausgebildet.

Die Antriebswelle 15, die durch die Durchführungen 13, 21 ragt, ist mittels zweier Dichtungen 25 abgedichtet, die an den jeweiligen Stirnseiten der Gehäuseteile 11, 17 angeordnet sind. Zur Lagerung und Positionierung der Antriebswelle 15 dienen in den Durchführungen 13, 21 eingesetzte Lagerbuchsen 26 und zwei auf die Antriebswelle 15 aufgeschobene Scheiben 27.

Zwischen den Scheiben 27 ist als Teil der Antriebswelle 15 ein ex zentrisches Hubglied 32 ausgebildet, auf das Ringe 33 übergeschoben sind.

Das dem Fortsatz 14 zugewandte Ende der Antriebswelle 15 ist über eine Paßfederverbindung 28 und mit einer weiteren Schraubverbindung 29 mit einer topfförmigen Antriebsscheibe 30 verbunden. Die Antriebsscheibe 30 umschließt den trichterförmigen Bereich des Gehäuseteils 11 und überragt es mit ihrem Innendurchmesser. Zur Übertragung des Antriebsmoments hat die Antriebsscheibe 30 an ihrer äußeren Umfangsfläche eine rillenförmig ausgebildete Aufnahme 31, in der beispielsweise der Keilrippenriemen eines Verbrennungsmotors eingreift.

In dem Raum 22 sind hintereinander in Richtung der Antriebswelle 15 gesehen beispielsweise zwei Reihen 34, 35 mit je fünf identischen Zylinderelementen 36 um das Hubglied 32 angeordnet. Die Anordnung der Zylinderelemente 36 ist derart, daß die fünf Zylinderelemente 36 jeder Reihe 34, 35 den gleichen Winkelabstand zueinander haben, und daß die beiden Reihen 34, 35 um einen halben Winkelabstand gegeneinander versetzt sind. Weiterhin sind die Zylinderelemente 36 der einen Reihe 34 gegenüber den Zylinderelementen 36 der anderen Reihe 35 um eine zur Antriebswelle 15 senkrechten Achse um 180° ge dreht.

Ein in der Fig. 2 dargestelltes kreissegmentartiges Zylinderelement 36, das vorzugsweise im Gießverfahren herstellt ist, jedoch aus einem anderen Material wie das Gehäuse 10 bestehen kann, hat eine zum Hubglied 32 hin offene Sacklochbohrung 37, deren Wand als Gleit fläche für einen Kolben 38 dient. Der Grund der Sacklochbohrung 37 hat einen zylindrisch ausgebildeten Bereich 39. In etwa mittig sind senkrecht zur Sacklochbohrung 37 verlaufend und in diese mündend in der Wand des Zylinderelements 36 zwei gegenüberliegend angeordnete Saugschlitze 41 ausgebildet. Weiterhin hat das Zylinderelement 36 parallel zur Antriebswelle 15 oberhalb der Saugschlitze 41 einen Fortsatz 42, in dem eine die Sacklochbohrung 37 senkrecht schneiden de Bohrung 43 zum Zu- und Abführen des Druckmittels ausgebildet ist. Die Bohrung 43 setzt sich in der dem Fortsatz 42 gegenüberliegenden Wand des Zylinderelements 36 fort. An den jeweiligen Ein- bzw. Aus trittsenden der Bohrung 43 ist deren Durchmesser vergrößert.

Seitlich sind an den Zylinderelementen 36, wie in der Fig. 3 darge stellt, Versteifungsrippen 45 ausgebildet. Die Umrisse der Ver steifungsrippen 45 sind so gewählt, daß die Versteifungsrippen 45 des einen Zylinderelements 36 seitlich an die Versteifungsrippen 45 seiner jeweils benachbarten Zylinderelemente 36 formschlüssig an schließen. Beim Ausführungsbeispiel haben die Versteifungsrippen 45 der in der Reihe 35 angeordneten Zylinderelemente 36 zusätzliche Aussparungen 46 für die Fortsätze 42 der Zylinderelemente 36 der Reihe 34. Bei einer Anordnung aller Zylinderelemente 36 in nur einer einzigen Reihe können die Aussparungen 46 entfallen. Die Ver steifungsrippen 45 und die Oberseite der Zylinderelemente 36 sind an der der Mantelwand 12 zugeordneten Seite gerundet und bilden eine durchgehende Auflagefläche 47, die formschlüssig an der Innenseite der Mantelwand 12 anliegt.

Der in jedem Zylinderelement 36 angeordnete Kolben 38 ist becher förmig ausgebildet. In seinem Innern befindet sich eine Feder 48, die mit Hilfe eines raumfüllenden Stifts 49 geführt ist. Der Stift 49 weist einen plattenförmigen Bund 51 auf, der formschlüssig in den zylindrischen Bereich 39 des Zylinderelements 36 eingreift.

In der Bohrung 43 sind in den Ein- bzw. Austrittsenden Spannhülsen 52 eingesetzt, deren Innendurchmesser dem Durchmesser der Bohrung 43 entspricht, so daß bei eingesetzten Spannhülsen 52 eine durchgehende Bohrung gleichen Durchmessers entsteht. Auf der der Antriebsscheibe 30 zugewandten Seite sind die Zylinderelemente 36 in axialer Rich tung mittels der Spannhülsen 52 mit dem Gehäuseteil 11 verbunden.

Die gegenüber angeordneten Spannhülsen 52 ragen in einen in das Ge häuse 10 eingepaßten Druckmittelring 55, der in dem ringförmigen Bereich 23 angeordnet ist. Der Druckmittelring 55 weist für jedes der Zylinderelemente 36 in Verlängerung der Bohrung 43 eine Bohrung 56 auf. Jede der Bohrungen 56 wird wiederum von einer auf die An triebswelle 15 weisenden weiteren Bohrung 57 senkrecht geschnitten, die in einem gemeinsamen Druckmittelraum 58 münden. Der ringförmige Druckmittelraum 58 wird gebildet von einem Abschnitt 54 der Innen wand des Gehäuseteils 17 und einer damit korrespondierenden Ring schulter 59 im Druckmittelring 55.

In dem Druckmittelraum 58 ist ein elastischer Ventilring 60 lose eingelegt. Weiterhin ist der Druckmittelraum 58 mit einem Druck mittelabfluß 62 verbunden, der in dem Gehäuseteil 17 stirnseitig an geordnet ist.

Anstelle eines Ventilrings 60 zur Steuerung des Druckmittelflusses ist es auch möglich, die Bohrungen 43 der Zylinderelemente 36, die in Richtung des Bereichs 23 weisen, zu vergrößern, und darin Rück schlagventile 63 (Fig. 5) oder anders geartete Ventilglieder einzu setzen.

Die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe funktioniert wie folgt: Wird die Antriebsscheibe 30 gedreht, so werden die Kolben 38 um laufend durch das auf der Antriebswelle 15 exzentrisch angeordnete Hubglied 32 auf- und abwärts bewegt. Daraufhin saugt die Radial kolbenpumpe über den Druckmittelanschluß 24 Druckmittel aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter an. Das Druckmittel gelangt in den Raum 22 und von dort in bekannter Weise über die Saugschlitze 41 der Zylinderelemente 36, in denen sich gerade die Kolben 38 in ihrer unteren Position befinden. Bei der sich anschließenden Auf wärtsbewegung der Kolben 38 wird das Druckmittel verdichtet und ge langt durch die Bohrungen 43, die Spannhülsen 52 sowie die Bohrungen 56 und 57 in den Druckmittelraum 58. Der Ventilring 60 wird bei einem entsprechenden Überdruck des Druckmittels in den Bohrungen 57 elastisch verformt und gibt die Mündung der Bohrung 57 in den Druck mittelraum 58 frei. Da die einzelnen Kolben 38 nacheinander um laufend Druckmittel in den Druckmittelraum 58 fördern, wird der Ven tilring 60 in Rotation versetzt. Von dem Druckmittelraum 58 gelangt das Druckmittel anschließend über den Druckmittelabfluß 62 zu einem nicht dargestellten Verbraucher.

Claims

1. Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) mit mehreren, in einem Gehäuse (10) sternförmig um eine Welle (15) angeordneten Kolben (38), die mittels eines Hubgliedes (32) betätigbar sind, wobei das Ge häuse (10) zumindest im Bereich der Kolben (38) eine weitestgehend geschlossene, umlaufende Wand (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (38) in einem separaten Zylinderelement (36) ange ordnet ist, daß die Zylinderelemente (36) in wenigstens einer Reihe (34, 35) um die Welle (15) angeordnet sind und daß jedes Zylinder element (36) für sich mit dem Gehäuse (10) form- und/oder kraft schlüssig verbunden ist.

2. Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderelemente (36) kreissegmentartig aus gebildet sind, so daß die Zylinderelemente (36) seitlich form schlüssig aneinander anschließen.

3. Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderelemente (36) gerundete, dem Innendurchmesser des Gehäuses (10) angepaßte Auflageflächen (47) haben.

4. Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderelemente (36) seit liche Versteifungsrippen (45) haben.

5. Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsrippen (45) Aussparungen (46) aufweisen.

6. Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderelemente (36) mittels Spannhülsen (52) im Gehäuse (10) fixiert sind, und daß die Spannhülsen (52) in Bohrungen (43) für das Druckmittel angeordnet sind.

7. Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) und die Zylin derelemente (36) aus unterschiedlichem Material bestehen.

8. Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderelemente (36) an einen Druckmittelring (55) formschlüssig anschließen und mit diesem mittels der Spannhülsen (52) verbunden sind.

9. Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer radial umlaufenden Ringschulter (59) des Druckmittelrings (55) und dem Gehäuse (10) ein Druckmittel raum (58) ausgebildet ist, in dem ein Ventilring (60) angeordnet ist.

10. Radialkolbenmaschine (Pumpe oder Motor) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zylinderelement (36) ein in ihm angeordnetes Ventilglied (63) zur Steuerung des Druckmittel flusses hat.