DE4416192C2 - Kolbenanordnung für eine Kolbenpumpe - Google Patents
Kolbenanordnung für eine KolbenpumpeInfo
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Description
Kolbenpumpen werden z. B. in mit Hochdruck arbeitenden Hydraulik-
Werkzeugen, wie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt, eingesetzt.
Eine bekannte in der Mitte von Fig. 3 dargestellte Kolbenpumpe
wird auch als Taumelscheibenpumpe bezeichnet. Bei einer derarti
gen Kolbenpumpe sind mehrere Kolben 1 mit ihren zugehörigen
Zylindern 2 achsparallel auf einem Kreisumfang angeordnet. Die
Kolben 1 werden an ihrem fußseitigen Ende mittels einem rotie
renden Antriebselement 3 in Form einer Taumelscheibe mit
konstantem Anstellwinkel angetrieben, so daß die Kolben 1 in den
jeweiligen Zylindern 2 hin- und herbewegt werden. Das rotierende
Antriebselement 3 ist achsparallel zu den Kolben 1 bzw. Zylindern
2 auf dem Kreismittelpunkt gelagert, auf dessen Kreisumfang die
Vielzahl von Kolben 1 bzw. Zylindern 2 angeordnet sind. Das
rotierende Antriebselement 3 wird mittels eines Motors 7 gedreht.
Die Kolben 1 bilden zusammen mit den Zylindern 2 an ihrem jewei
ligen dem Antriebselement 3 abgewandten Ende Verdichtungskammern
4, deren Ausstoßöffnungen von Rückschlagventilen 5 verschließbar
sind. Jeder Zylinder 2 ist mit einer Zuströmöffnung 6 versehen,
die durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens 1 geöffnet und
geschlossen werden.
An einem fußseitigen Abschnitt des Kolbens 1 ist ein Stützelement
8 in Form eines Federtellers befestigt. Zwischen dem Zylinder 2
und dem Stützelement 8 ist eine Feder 9 angeordnet, die den
Kolbenfuß gegen das rotierende Antriebselement 3 drückt und somit
den Ansaughub des Kolbens 1 bewerkstelligt. Der Fuß des Kolbens 1
ist etwa als Halbkugel ausgebildet. Zwischen dem Fuß des Kolbens
1 und dem rotierenden Antriebselement 3 ist ein Kolbenschuh 10
angeordnet. Der Kolbenschuh 10 hat auf der dem Antriebselement 3
zugewandten Seite eine im wesentlichen plane Gleitfläche und auf
seiner dem Fuß des Kolbens 1 zugewandten Seite eine der Form des
Kolbenfußes entsprechende konkave Höhlung. Somit dient der
Kolbenschuh 10 als Lagerelement zwischen der Halbkugel des
Kolbens 1 und dem rotierenden Antriebselement 3.
Aufgrund der hohen Drehzahl das rotierenden Antriebselements 3
(bis zu 6000/min) ist sowohl die Lagerfläche zwischen Kolbenfuß
und Kolbenschuh 10 als auch die Lagerfläche zwischen Kolbenschuh
10 und Antriebselement 3 sehr hoch beansprucht.
Für den Fall, daß Reibungskräfte zwischen Kolben 1 und Zylinder 2
so groß werden, daß die Vorspannkräfte der Feder 9 nicht mehr
ausreichen, um den Kolbenschuh anzudrücken, kann der Kolbenschuh
durch die Bewegung des Antriebselements vom Kolben abgelöst und
radial herausgeschleudert werden. Dies ist insbesondere dann der
Fall, wenn ein Kolbenklemmer oder Kolbenfresser auftritt,
ausgelöst durch sehr kaltes, zähes oder verharztes Öl, zu hoher
Drehzahlen bzw. Anfangsbeschleunigungen in Verbindung mit
Schmutzpartikeln zwischen Kolben 1 und Zylinder 2. Dies führt
dann zu großen Beschädigungen an den übrigen Bauteilen der
Pumpenanordnung bzw. zur Zerstörung der gesamten Pumpenanordnung.
Ähnliche Folgeschäden können bei einem Schaden an der Lagerstelle
zwischen dem Fuß des Kolbens und dem Kolbenschuh auftreten.
Die deutsche Patentschrift Nr. 34 24 862 zeigt einen Kolben für
eine Radialkolbenpumpe, der über ein Halteelement mit dem Kolben
schuh verbunden ist. Dabei wird dieses Halteelement, wie gut aus
Fig. 1 zu sehen, über radial angeordnete Schrauben am Kolben
schuh gesichert. Um eine haltbare Verbindung des
Halteelements mit dem Kolbenschuh zu erzielen, wird bei dieser
Ausführungsform mittels der radial angeordneten Schrauben ein
Ringelement, das einen Abschlußbund bildet, mit der sich
verjüngenden Fläche des Kolbenschuhs in Eingriff gebracht.
Die deutsche Patentschrift Nr. 35 05 176, die auf denselben An
melder wie die vorgenannte deutsche Patentschrift zurückgeht,
zeigt eine Konstruktion zur Befestigung des Halteelements am Kol
benschuh, die identisch zu der in vorgenannter Patentschrift of
fenbarten Konstruktion ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenanordnung
für eine Axialkolbenpumpe mit zumindest einem in einem Zylinder
bewegbaren Kolben zu schaffen, die sich einfach herstellen läßt
und darüber hinaus eine hohe Betriebssicherheit bei einer hohen
erreichbaren Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des neuen Anspruchs 1 ge
löst. Gemäß dem neuen Anspruch 1 wird das Halteelement hülsenför
mig ausgebildet, wobei eine ringförmige, dünnwandige Verlängerung
vorgesehen ist, die sich in Richtung des Kolbenschuhs erstreckt
und in eine Nut des Kolbenschuhs verformbar ist, wobei die Ver
formung so ausgeführt wird, daß ein Ringspalt zwischen der dünn
wandigen Verlängerung des Halteelements und des Kolbenschuhs aus
gebildet wird. Diese Kolbenanordnung ist nicht nur äußerst ein
fach herzustellen, da lediglich die ringförmige, dünnwandige Ver
längerung des Halteelements verformt werden braucht, sondern
weist auch eine ausgesprochen hohe Betriebssicherheit auf, da das
Halteelement einstückig ausgebildet ist und somit zuverlässig
au≅eschlossen werden kann, daß sich Elemente des Halteelements,
wie bspw. die aus dem Stand der Technik bekannten radial angeord
neten Schrauben, lösen.
Durch das Ausbilden eines Ringspalts zwischen dem Halteelement
und dem Kolbenschuh wird eine hohe Lebensdauer der Verbindung er
zielt. Durch die Ausbildung des genannten Ringspalts wird im Ge
gensatz zum eingangs genannten Stand der Technik eine vergleichs
weise große Anlagefläche zwischen dem Halteelement und dem Kol
benschuh geschaffen. Durch diese relativ große Anlagefläche wer
den die auftretenden Flächenpressungen minimiert und es wird wei
terhin ermöglicht, daß sich ein vergleichsweise großflächiger
Schmierfilm zwischen den Kolbenschuh und dem Halteelement auf
baut. Durch diese Maßnahme wird einerseits der Verschleiß des
Halteelements vermindert und andererseits werden die Notlaufei
genschaften der Kolbenanordnung wesentlich erhöht.
Mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen wird so
mit nicht nur eine einfach herzustellende Verbindung zwischen
Kolbenschuh und Kolben ermöglicht, sondern es wird eine Kolbenan
ordnung geschaffen, die bei hoher Betriebssicherheit auch eine
große Lebensdauer aufweist.
Gemäß den Ansprüchen 11 bis 13 wird durch die vorteilhafte
Gestaltung der Anliegefläche des Kolbenschuhs gegenüber dem
rotierenden Antriebselement - je nachdem, ob es sich um eine
Taumelscheibe einer Axialkolbenpumpe oder um eine Exzenterwelle
(Exzenterring) einer Radialkolbenpumpe handelt - immer erreicht,
daß sich an der Anliegefläche eine ausreichende Schmiermittel
schicht ausbildet, wodurch sich die Betriebssicherheit der
Pumpenanordnung erhöht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen
stand der übrigen Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den zuge
hörigen Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Pumpenelement eines bevorzugten Ausführungsbei
spiels der Kolbenpumpe im Längsschnitt.
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Detailansicht des oberen Teils (Fig. 1)
des Pumpenelements nach Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Kolbenpumpe,
die in ein Werkzeug integriert ist.
Das in Fig. 1 dargestellte, erfindungsgemäße Pumpenelement wird
in der vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebenen
(Axial)-Kolbenpumpe verwendet. Die vorstehend bei der Beschrei
bung des Stands der Technik verwendeten Bezugszeichen werden im
folgenden bei der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbei
spiels beibehalten und bezeichnen die gleichen Bauteile.
Gemäß Fig. 1 ist ein stiftartiger Kolben 1 in einem Zylinder 2
hin- und herbeweglich gelagert. An einem fußseitigen Abschnitt
des Kolbens 1 ist ein Stützelement (im folgenden Federteller 8
genannt) angeordnet. Zwischen dem Federteller 8 und einer
Spannplatte, welche über einen Absatz den Zylinder 2 hält, ist
eine Druckfeder 9 angeordnet, die den Ansaughub des Kolbens 1
bewerkstelligt. Das fußseitige Ende des Kolbens 1 ist mit einer
Halbkugel 1a versehen. Zwischen dem fußseitigen Ende des Kolbens
1 und einem rotierenden Antriebselement 3 (in Fig. 3 in Form
einer Taumelscheibe dargestellt) ist ein Kolbenschuh 10
angeordnet. Der Kolbenschuh 10 dient als Lagerelement zwischen
der Halbkugel 1a des Kolbens 1 und dem rotierenden Antriebs
element 3 (Fig. 3). Erfindungsgemäß ist der Federteller 8
tassenförmig ausgebildet, wobei die Seitenwände des Federtellers
8 zum Kolbenschuh 10 hin verjüngt ausgebildet sind. Somit wird
durch die Seitenwände des Federtellers 8 ein Halteelement 8b in
Form einer Hülse ausgebildet, das mit einem Abschnitt des
Kolbenschuhs 10 formschlüssig überlappt und mit ihm in Eingriff
bringbar ist. Das Halteelement 8a verhindert somit, daß sich der
Kolbenschuh 10 vom Fuß des Kolbens 1 ablöst bzw. entfernt.
Gemäß Fig. 2 besteht der Kolben 1 im wesentlichen aus einem
stiftartigen Abschnitt 1b, einem am fußseitigen Endabschnitt des
Kolbens angeordneten zylindrischen Abschnitt 1c und der in
Richtung zum Kolbenschuh 10 ausgebildeten, dem rotierenden
Antriebselement 3 (Fig. 3) zugewandten Halbkugel 1a, die an der
Stirnseite des zylindrischen Abschnitts 1c angeordnet ist. Der
zylindrische Abschnitt 1c hat einen größeren Durchmesser als der
stiftartige Abschnitt 1b, so daß ein ringförmiger Absatz 1d
zwischen dem zylindrischen Abschnitt 1c und dem stiftartigen
Abschnitt 1b ausgebildet wird. Der stiftartige Abschnitt 1b ist
im Zylinder 2 hin- und herbeweglich eingepaßt. Die Halbkugel 1a
hat einen Mittelpunkt M, der auf der Längsachse des Kolbens 1
angeordnet ist und einen Radius R1. Die Kugelfläche der Halbkugel
1a schließt sich direkt an die radiale Mantelfläche des zylind
rischen Abschnitts 1c an.
Der Kolbenschuh 10 ist im wesentlichen scheibenförmig ausge
bildet. Die eine Stirnseite oder Anlagefläche des Kolbenschuhs 10
ist dem rotierenden Antriebselement 3 zugewandt und im wesent
lichen als eine kreisförmige plane Fläche 10b ausgebildet. Die
plane Fläche 10b liegt am rotierenden Antriebselement (Fig. 3) an
und dient ihm gegenüber als Gleitfläche. An einem in radialer
Richtung äußeren Abschnitt der planen Fläche 10b ist eine
ringförmige Phase 10g angedreht, die einen bevorzugten Phasen
winkel von 6° hat. Dies Phase 10g unterstützt die Bildung einer
Schmiermittelschicht zwischen dem rotierenden Antriebselement 3
(Fig. 3) und der planen Fläche 10b.
Die andere Stirnseite des Kolbenschuhs 10 ist dem Fuß des Kolbens
zugewandt. In einem mittigen Abschnitt der anderen Stirnseite des
Kolbenschuhs 10 ist eine konkave, halbkugelige Höhlung 10a
angeordnet, die den Radius R1 hat. Damit paßt die ebenfalls den
Radius R1 aufweisende Halbkugel 1a des Kolbens 1 in die Höhlung
10a des Kolbenschuhs 10, so daß der Kolbenschuh 10 gegenüber dem
Fuß des Kolbens 1 gleitend beweglich bzw. verschwenkbar ist. Der
Mittelpunkt M der halbkugeligen Höhlung 10a liegt auf der Mittel
linie des Kolbenschuhs 10. In der Höhlung 10a des Kolbenschuhs 10
ist konzentrisch zur Mittellinie des Kolbenschuhs 10 eine Art
Zentrierbohrung 10i angeordnet, die auch als Tasche zur Bevor
ratung von Schmiermittel dient. In einem mittleren Abschnitt der
anderen Stirnseite des Kolbenschuhs 10 ist eine ringförmige
Aussparung 10f konzentrisch zur Höhlung 10a eingedreht. Durch die
ringförmige Aussparung 10f wird in dem radialen Randabschnitt der
anderen Stirnseite des Kolbenschuhs 10 ein ringförmiger Vorsprung
10e am Außenumfang der anderen Stirnseite ausgebildet.
Die Umfangsfläche des Kolbenschuhs 10 ist in ihrem mittleren
Abschnitt mit einer als ein Rücksprung ausgebildeten ringförmigen
V-Nut 10h versehen. Die dem Kolben 1 zuweisende Seitenfläche der
Nut 10h ist als ein konvexer Kugelflächenabschnitt 10k ausge
bildet. Der Umfang des Kugelflächenabschnitts 10k nimmt vom Grund
der Nut 10h ausgehend in Richtung zur anderen Stirnfläche des
Kolbenschuhs 10 kontinuierlich zu. Durch die als Kugelflächen
abschnitt 10k ausgebildete Seitenfläche der Nut 10h und die
andere benachbarte Stirnfläche des Kolbenschuhs 10 wird am
Kolbenschuh 10 an seinem zum Kolben 1 weisenden Abschnitt eine
radiale Ausweitung 10c abgegrenzt.
Der konvexe Kugelflächenabschnitt 10k hat den Radius R2, welcher
größer ist als der Radius R1 der Höhlung 10a und ist konzentrisch
zu dieser ausgebildet.
Der tassenförmige Federteller 8 hat einen nabenförmigen, den
Kolben 1 aufnehmenden Abschnitt (im folgenden Innenhülse 8a
genannt), zu der das Halteelement 8b konzentrisch angeordnet ist.
Die Innenhülse 8a und das Halteelement 8b erstrecken sich von
einer scheibenförmigen Basis 8c hin zum Kolbenschuh 10.
Eine Durchgangsbohrung 8d der Innenhülse 8a des Federtellers 8
hat einen Radius, der größer als der Radius des stiftartigen Ab
schnitts 1b des Kolbens 1 und kleiner als der Radius des zylind
rischen Abschnitts 1c des Kolbens 1 ist. Die Durchgangsbohrung 8d
ist zum Kolbenschuh 10 hin stufenförmig zu einem Bohrungs
abschnitt 8e erweitert, der mit der Bohrung 8d einen ringförmigen
Absatz 8f bildet. Der Bohrungsabschnitt 8d hat einen Radius, der
dem Radius des zylindrischen Abschnitts 1c des Kolbens 1
entspricht.
In zusammengebautem Zustand ist das Federteller 8 mit der Bohrung
8e vorzugsweise mittels einer Preßpassung auf dem zylindrischen
Abschnitt 1c des Kolbens 1 derart befestigt, daß die scheiben
förmige Basis 8f in Richtung des Zylinders 2 (Fig. 1) zeigt.
Dabei liegt der Absatz 8f des Federtellers 8 am Absatz 1d des
Kolbens 1 an.
Die dem Zylinder 1 (Fig. 1) zugewandte Stirnseite des Feder
tellers 8 ist im wesentlichen als plane Kreisfläche 8g ausge
bildet. Die Kreisfläche 8g ist auf ihrem radial äußeren Bereich
mit einer ringförmigen Aussparung 8h versehen, so daß zwischen
der Kreisfläche 8g und der ringförmigen Aussparung 8h ein Absatz
ausgebildet ist. In zusammengebautem Zustand stützt sich die
Feder 9 (Fig. 1) an der ringförmigen Aussparung 8h ab und wird
durch den Absatz zentriert.
Das hülsenförmige Halteelement 8b erstreckt sich axial hin zum
scheibenförmigen Bauteil 8c entgegengesetzter Richtung weiter als
die Innenhülse 8a und bildet an seinem freien Endabschnitt eine
ringförmige Verlängerung 8i (gestrichelte Linie) aus. Die ring
förmige Verlängerung 8i verjüngt sich an der äußeren Mantelfläche
des Halteelements 8b und ist damit dünnwandiger gestaltet als der
übrige Abschnitt des hülsenförmigen Halteelements 8b.
Im Innenbereich des Federtellers 8 ist zwischen der nabenförmigen
Innenhülse 8a und dem hülsenförmigen Halteelement 8b ein ring
förmiger Aussparungsbereich 8k ausgebildet.
Der Innendurchmesser des hülsenförmigen Halteelements 8b ist in
nicht verformtem Zustand (gestrichelte Linie) etwas größer,
vorzugsweise 0,1 bis 2 mm größer, als der sich in radialer Rich
tung erstreckende größte Abschnitt der radialen Ausweitung 10c
des Kolbenschuhs 10. In zusammengebautem, d. h. verformtem Zustand
umfaßt somit das hülsenförmige Halteelement 8b die radiale
Ausweitung 10c des Kolbenschuhs 10 in axialer Richtung bis zu
einem mittleren Abschnitt der Ausweitung 10c.
Nachfolgend wird der Zusammenbau des Pumpenelements beschrieben:
Zunächst wird das Federteller 8 mit seiner Bohrung 8d und 8e über den stiftartigen Abschnitt 1b des Kolbens 1 derart aufgeschoben, daß die Bohrung 8e auf dem zylindrischen Abschnitt 1c des Kolbens 1 zu liegen kommt und der Absatz 8f des Federtellers am Absatz 1d des Kolbens anschlägt, so daß das Federteller 8 vorzugsweise mittels einer Preßpassung fest mit dem Kolben 1 verbunden wird. Anschließend wird der Kolbenschuh mit seiner konkaven Höhlung 10a auf die Halbkugel 1a des Kolbens 1 aufgesetzt. Das hülsenförmige Halteelement 8b zusammen mit der ringförmigen Verlängerung 8i umfaßt nun in überlappender Weise die als Kugelabschnitt ausge bildete radiale Ausweitung 10c bis zu einem mittleren Abschnitt derselben.
Zunächst wird das Federteller 8 mit seiner Bohrung 8d und 8e über den stiftartigen Abschnitt 1b des Kolbens 1 derart aufgeschoben, daß die Bohrung 8e auf dem zylindrischen Abschnitt 1c des Kolbens 1 zu liegen kommt und der Absatz 8f des Federtellers am Absatz 1d des Kolbens anschlägt, so daß das Federteller 8 vorzugsweise mittels einer Preßpassung fest mit dem Kolben 1 verbunden wird. Anschließend wird der Kolbenschuh mit seiner konkaven Höhlung 10a auf die Halbkugel 1a des Kolbens 1 aufgesetzt. Das hülsenförmige Halteelement 8b zusammen mit der ringförmigen Verlängerung 8i umfaßt nun in überlappender Weise die als Kugelabschnitt ausge bildete radiale Ausweitung 10c bis zu einem mittleren Abschnitt derselben.
Die dünnwandige Verlängerung 8i (gestichelte Linie in Fig. 2) des
Federtellers 8 wird nun vorzugsweise durch ein Rollverfahren in
Richtung der Nut 10h bzw. in Richtung des gemeinsamen
Mittelpunkts M des Kugelflächenabschnitts 10k und der halbkuge
ligen Höhlung 10a soweit verformt, daß die Innenfläche der dünn
wandigen Verlängerung 8i (durchgezogene Linie in Fig. 2) bis auf
einen als Ringspalt A ausgebildeten bevorzugten Abstand von 0,1 mm
auf den Kugelflächenabschnitt 10k des Kolbenschuhs 10 heran
gerückt wird. Auf diese Weise umfaßt das hülsenförmige Halte
element 8b des Federtellers 8 mit seiner Verlängerung 8i den
Kugelflächenabschnitt 10k auf hinterschneidende Weise. D. h. das
freistehende Ende der Verlängerung 8i ist weiter in Richtung
Mittellinie herangerückt als die dem Federteller 8 zugewandte
Umfangskante des Kolbenschuhs 10.
Der Kolbenschuh 10 ist nun derart auf dem Fuß des Kolbens 1 mon
tiert, daß er einerseits die durch das rotierende Antriebselement
(Fig. 3) verursachten Schwenkbewegungen ausführen kann und ande
rerseits nur soweit vom Kolben 1 abgehoben werden kann, bis die
als Kugelflächenabschnitt 10c ausgebildete radiale Ausweitung die
gerollte dünnwandige Verlängerung 8i (durchgezogene Linie in Fig. 2)
berührt.
Durch die vorstehend beschriebene vorteilhafte Anordnung und
Gestaltung des Kolbens 1, des Federtellers 8 und des Kolbenschuhs
10 ist die volle Beweglichkeit des Kolbenschuhs 10 auf der halb
kugeligen Fläche 1a des Kolbens 1 gewährleistet. Bei maximaler
Neigung des Kolbenschuhs 10 gegenüber der Halbkugel 1a des
Kolbens 1 wird der dem Kolbenschuh 10 zugewandte Abschnitt der
Innenhülse 8a (bzw. der Bund der Bohrung 8e) des Federtellers 8
vom ringförmigen Aussparungsabschnitt 10f des Kolbenschuhs 10
aufgenommen, ohne daß es zu einer Kollision zwischen Kolbenschuh
10 und Federteller 8 kommen kann.
Die erfindungsgemäße Verbindung des Kolbenschuhs 10 mit dem
Federteller 8 ermöglicht eine Vormontage dieser Bauteile mit dem
Kolben 1, da diese nach dem Rollvorgang formschlüssig miteinander
verbunden sind. Die Fertigung der Kolbenpumpe 1 kann somit
wesentlich kostengünstiger als bei der Verwendung herkömmlicher
Pumpenelemente erfolgen, bei denen die Montage der Kolbenanord
nung in den Zylinder erfolgen kann oder aber die Kolbenanordnung
durch Hilfsmittel (Klemmen) zusammengehalten werden muß.
Beim weiteren Zusammenbau wird nun die Feder 9 auf die
ringförmige Aussparung 8h des Federtellers 8 aufgesetzt und der
stiftartige Abschnitt 1b des Kolbens 1 in den Zylinder 1
eingeführt und dieser derart in einer Pumpenplatte befestigt, so
daß der Kolben 1 mit der Spannung der Feder 9 gegen die
Taumelscheibe 3 (s. Fig. 3) gedrückt wird.
Das vorstehend beschriebene Pumpenelement wurde zur Verwendung in
einer Axialkolbenpumpe beschrieben, die als rotierendes
Antriebselement 3 eine Taumelscheibe mit konstantem Anstellwinkel
hat. Das Pumpenelement ist jedoch auch zur Verwendung in einer
Schrägscheibenpumpe vorgesehen, bei der als rotierendes Antrieb
selement 3 eine Scheibe mit verstellbarem Neigungswinkel ein
gesetzt wird.
Weiterhin ist dieses Pumpenelement auch zur Verwendung in einer
Radialkolbenpumpe verwendbar, die als rotierendes Antriebselement
eine exzentrische Welle oder einen exzentrischen Ring hat. Dabei
gleitet der Kolbenschuh entweder auf der Außenfläche einer
exzentrisch angeordneten Welle oder auf der Innenfläche eines
exzentrisch angeordneten Rings.
Weiterhin ist dieses Pumpenelement auch zur Verwendung in einer
Schrägachsenpumpe geeignet, bei der die Achsen der Kolben bzw.
Zylinder gegenüber der rotierenden Scheibe auf verstellbare Weise
angeordnet sind.
Die Fläche 10b des Kolbenschuhs kann entsprechend der Verwendung
bzw. der Anforderungen außer plan auch konkav oder konvex und
dabei kugelförmig oder zylinderförmig ausgestaltet sein.
Claims (25)
1. Kolbenanordnung für eine Axialkolbenpumpe mit zumindest einem in
einem Zylinder (2) bewegbaren Kolben (1), der über einen
Kolbenschuh (10) an einem rotierenden Antriebselement (3) anliegt
und der mittels einer Feder (9), die über ein Stützelement (8) am
Kolben (1) angreift, in die Anlagestellung vorgespannt ist, wobei
das Stützelement (8) ein Halteelement (8b) hat, das in eine
Umfangsnut (10h) des Kolbenschuhs (10) eingreift,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Halteelement (8b) hülsenförmig ausgebildet ist und an
seinem freien, zum Kolbenschuh hingerichteten Endabschnitt als eine
ringförmige dünnwandige Verlängerung (8i) ausgebildet ist, die in
Richtung zur benachbarten Fläche der Nut (10h) verformbar ist, so
daß zwischen der dünnwandigen Verlängerung (8i) und der Fläche der
Nut (10h) ein Ringspalt (a) ausgebildet ist.
2. Kolbenanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Halteelement (8b) des Stützelements (8) in Richtung zum
Kolbenschuh (10) zeigt.
3. Kolbenanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Halteelement (8b) einen dem Stützelement (8) zugewandten
Abschnitt des Kolbenschuhs (10) umfaßt.
4. Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
am Umfang des Kolbenschuhs (10) zumindest ein Rücksprung
ausgebildet ist, in den das Halteelement (8b) einrastbar ist.
5. Kolbenanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Rücksprung eine ringförmige V-Nut (10h) ist.
6. Kolbenanordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die dem Kolben (1) zuweisende Seitenfläche der Nut (10h) als
ein konvexer Kugelflächenabschnitt (10k) ausgebildet ist,
dessen Umfang vom Grund der Nut (10h) ausgehend in Richtung
zum Stützelement (8) kontinuierlich bis zu seiner dem
Stützelement (8) zugewandten Stirnseite zunimmt.
7. Kolbenanordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Halteelement (8b) als eine am Stützelement (8)
angeordnete Hülse ausgebildet ist, die den konvexen
Kugelflächenabschnitt (10k) überlappend umfaßt.
8. Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das fußseitige Ende des Kolbens (1) als konvexe Halbkugel
(1a) ausgebildet ist.
9. Kolbenanordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kolbenschuh (10) auf der dem Kolben (1) zugewandten Seite
mit einer konkaven kugeligen Höhlung (10a) versehen ist, die
mit der Halbkugel (1a) zusammenpaßt und ein Gleitlager
ausbildet.
10. Kolbenanordnung nach Anspruch 6 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Halbkugel (1a), die kugelige Höhlung (10a) und der
konvexe Kugelflächenabschnitt (10k) den gleichen Mittelpunkt
(M) haben.
11. Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die am rotierenden Antriebselement (3) anliegende Fläche
(10b) des Kolbenschuhs (10) als plane Fläche ausgebildet ist,
wobei der Randabschnitt der Fläche (10b) mit einer Phase
(10g) versehen ist.
12. Kolbenanordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Fläche (10b) konvex-ballig, konvex-kugelig oder konvex
zylindrisch ausgebildet ist.
13. Kolbenanordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Fläche (10b) konkav-ballig, konkav-kugelig oder konkav
zylindrisch ausgebildet ist.
14. Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Stützelement (8) ein separates mit dem Kolben (1)
verbundenes Bauteil ist.
15. Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Stützelement (8) ein am Kolben (1) einstückig
ausgebildetes Bauteil ist.
16. Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Stützelement (8) auf seiner dem Zylinder (2) zugewandten
Seite eine ringförmige Aussparung (8h) hat, an der sich die
Feder (9) abstützt.
17. Kolbenanordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kolben (1) im Anschluß an die Halbkugel (1a) einen
zylindrischen Abschnitt (1c) und daran anschließend einen
stiftartigen Abschnitt (1b) hat, wobei der Durchmesser des
zylindrischen Abschnitts (1c) größer ist als der Durchmesser
des stiftartigen Abschnitts (1b).
18. Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Stützelement (8) eine mittige Bohrung (8d) hat, die auf
der dem Kolbenschuh (10) zugewandten Seite auf einen
Abschnitt mit größerem Durchmesser (8e) erweitert ist.
19. Kolbenanordnung nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Stützelement (8) mit dem Abschnitt mit größerem
Durchmesser (8e) mittels einer Preßpassung mit dem
zylindrischen Abschnitt (1c) des Kolbens (1) verbunden ist.
20. Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
im Innenbereich des Stützelements (8) auf der dem Kolbenschuh
(10) zugewandten Seite eine ringförmige Aussparung (8k)
ausgebildet ist.
21. Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kolbenschuh (10) auf der dem Stützelement (8) zugewandten
Seite konzentrisch zur kugeligen Höhlung (10a) einen
ringförmigen Aussparungsabschnitt (10f) hat, wodurch auf der
Außenfläche (10c) ein ringförmiger Verlängerungsabschnitt
(10e) am Kolbenschuh (10) ausgebildet wird.
22. Kolbenanordnung nach Anspruch 20 oder 21,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei einer Schwenkbewegung des Kolbenschuhs (10) gegenüber dem
Kolben (1) der Bund der Bohrung (8e) vom ringförmigen
Aussparungsabschnitt (10f), der Verlängerungsabschnitt (10e)
von der ringförmigen Aussparung (8k) und die am Stützelement
(8) ausgebildete Verlängerung (8i) von der Nut (10h) des
Kolbenschuhs (10) aufgenommen wird.
23. Kolbenanordnung nach Anspruch 18 oder 22,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Bund des Abschnitts mit größerem Durchmesser (8e) gegen
die Begrenzungsfläche des ringförmigen Aussparungsabschnitts
(10f) anschlagbar ist, um die Schwenkbewegung des
Kolbenschuhs (10) zu begrenzen.
24. Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Antriebselement (3) die Scheibe einer Axialkolbenpumpe
mit konstantem oder mit verstellbarem Neigungswinkel
verwendbar ist.
25. Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Antriebselement (3) die Außenfläche einer exzentrisch
gelagerten Welle oder die Innenfläche eines exzentrisch
gelagerten Rings einer Radialkolbenpumpe verwendbar ist.
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