DE7220129U

DE7220129U - Hydraulische pumpe mit veraenderbarer foerderleistung

Info

Publication number: DE7220129U
Application number: DE19727220129
Authority: DE
Original assignee: OFFICINE GALILEO SpA FLORENZ (ITALIEN)
Current assignee: OFFICINE GALILEO SpA FLORENZ (ITALIEN)
Priority date: 1971-05-29
Filing date: 1972-05-29
Publication date: 1977-08-04
Also published as: FR2140065B1; FR2140065A1; DE2226124A1

Description

Hydraulische Pumpe mit veränderbarer Förderleistung

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit veränderbarer Förderleistung für hydraulische Anlagen vom Typ mit koaxialen Kolben, d.h. mit einem Kranz von um die Vorrichtungsachse gruppierten Kolben, die in zur Achse parallelen Zylindern arbeiten und durch ein ringförmiges Steuerorgan gesteuert sind, welches in seiner Neigung zu der axial verlaufenden Welle der Pumpe einstellbar ist, um durch seine Schrägstel-1 ung die Förderleistung der Pumpe zu variieren; dieses ein-

BANK: DRESDNER BANK, HAMBURG? IECK: HAMBURQ 147607-200 · TELEQRAMM: SPECHTZIES

stellbare ringförmige Steuerorgan ist mit einem rotierenden Ring kombiniert, mit dem gelenkig die Kolbenstangen der Kol ben der Pumpe verbüiiuen sind. Zwischen der Welle und dein rotierenden Ring muß ein Gelenk vorhanden sein, welches die winkelmäßige kraftübertragende Ankopplung bewirkt und die Kippbewegungen des rotierenden und Kippschwingungen ausführenden Ringes zuläßt. Dieses Gelenk muß besondere Eigenschaften aufweisen, um in Jeder jeweiligen Einstellung die Gleichmäßigkeit der momentanen Förderleistung zu gewährleisten.

vorliegende Erfindung löst dieses Problem und gewährleistet außerdem die Möglichkeit einer Isichtsn Montage und Demontage, wobei jedoch das übliche Konstruktionsschema der Pumpe beibehalten werden kann.

Die Erfindung bezieht sich auch auf andere Anwendungszwecke einer Vorrichtung mit einer Mehrzahl vo: Kolben-Zylinder- Systemen mit entsprechender Bauart wie die genannte Pumpe; beispielsweise kann die Erfindung in bestimmten Fällen auch bei einem Hydraulikmotor verwendet werden.

Bei den bisher bekennten Pumpen mit veränderbarer Förderleistung der genannten Gattung wird der kippbare Ring, der die Sitze für die Kolbenstangen trägt, in Rotation versetzt durch ein normales Kardangelenk mit orthogonalen Achsen, wel-

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ches auf Grund seiner Kinematik dem Ring bei jeder Umdrehung eine nicht gleichförmige Bewegung erteilt; infolgedessen wird davon auch die Förderleistung der Pumpe beeinflußt und pulsiert. Bekanntlich ergibt eine durch ein Kardangelenk mit orthogonalen Achsen bewirkte Transmission nur dann eine gleichförmige Bewegung, wenn die Antriebs- und Abtriebsachsen miteinander fluchten und in derselben Ebene liegen, während sich die Rotationsübertragung zwischen der Antriebs- und Abtriebsachse ändert, wenn diese Achsen gegeneinander verkippt sind. Die Bewegungsabweichung zwischen den Achsen hat einen sinusförmigen Verlauf, wobei bei Jedem Umlauf zwei Sinuswellen beschrieben werden und die Amplitude sieh entsprechend der Neigung zwischen den beiden Achsen ändert, genauer gesagt, proportional zum Kosinus des zwischen den beiden Achsen gebildeten Winkels. Auf Grund dieses von einem Kardangelenk erzeugten Effektes ergibt sich auch eine davon beeinflußte pulsierende Förderleistung der Pumpe, und zwar pulsierend mit einer Frequenz, die das Doppelte der Rotationgeschwindigkeit der Pumpe beträgt. Diese Schwankungen sind nicht nur schädlich, da sie die mechanischen Teile mit Beschleunigungskräften belasten, sondern können vor allem nicht bei hydraulischen Pumpen zugelassen werden, die als Variatoren für Servomechanismen bestimmt sind; hier besteht ein Bedürfnis nach Pumpen mit sehr genau gleichförmiger Förderleistung.

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lung zwischen der Pumpenwelle (oder einem anderen entsprechenden Teil) und dem die Zylinder bildenden Teil vorgesehen, wobei das Kardangelenk auf die kinematische Steuerung des verkippbaren Ringes beschränkt ist, während die dynamische Ankopplung direkt über den Zylinderkörper erfolgt. Auch diese Lösung weist einige Nachteile auf, die in vielen Fällen ihre Anwendung verbieten.

Gemäß der Erfindung ist eine Ankopplung zwischen der Welle der Pumpe (od. dgl. Vorrichtung) und dem kippbaren, die Kolbenstangen antreibenden Ring über ein Universalgelenk vorgesehen, bestehend aus einer sphärischen Erweiterung an der Welle, einem Sitz an dem Ring und axial verlaufenden Nuten an den einander gegenüberliegenden Flächen der sphärischen Erweiterung und des Sitzes am Ring, welche Sitze für Kugeln bilden, die von einem zwischen der sphärischen Erweiterung und dem kippbaren Ring angeordneten Kugelkäfig gehalten sind; der Boden der Nuten für die Kugeln in den beiden Elementen, in denen sie angebracht sind, weist ein kreisbogenförmiges aktives Profil auf, wobei der Mittelpunkt der Profile der Nuten an der sphärischen Erweiterung gegenüber dem Gelenkmittelpunkt versetzt ist und das Zentrum der Profile der Nuten an dem am Ring ausgebildeten Sitz gegenüber dem Gelenkmittelpunkt in der entgegengesetzten Richtung versetzt ist, wobei die beiden Zentren der Profile auf der Vorrichtungsachse liegen.

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Der Kugelkäfig weist innen und außen zwei zueinander konzentrische sphärische Flächenabschnitte auf, die bei der Hontage mit konzentrischen sphärischen Flächenabschnitten der sphärischen Erweiterung der Welle und des Sitzes am Ring zusammenwirken; die mit der Oberfläche der sphärischen Erweiterung der Welle zusammenwirkende innere sphäxLsche Oberfläche des Kugelkäfigs schließt sich an einen zylindrischen Flächenabschnitt sit entsprechenden Durchmesser an* der sich von einer durch den Kugelmittelpunkt parallel zu den Rändern des Kugelkäfigs verlaufenden Ebene bis zu einem der Ränder des Kugelkäfigs erstreckt; zum Zusammenwirken mit dem äußeren sphärischen Flächenabschnitt des Käfigs weist der Sitz an dem kippbaren Ring einen sphärischen Abschnitt auf, der sich an einen zylindrischen Teil mit entsprechendem Durchmesser anschließt, der sich von der durch das Zentrum der sphärischen Oberfläche verlaufenden Querebene in Richtung auf das eine Ende des Sitzes erstreckt. Außerdem müssen die in der sphärischen Erweiterung angebrachten Nuten ausreichend lang ausgebildet sein, damit sie den Durchtritt in axialer Richtung der sphärischen Erweiterung der Welle längs des an die sphärische Innenfläche des Kugelkäfigs anschließenden zylindrischen Flächenabschnittes gestatten.

Auf diese Weise ist es möglich, den Kugelkäfig in dem Sitz des Ringes, anschließend die Kugeln und anschließend

die Erweiterung der Welle innerhalb des Käfigs und der von ihm gehaltenen Kugeln zu montieren.

Die in der sphärischen Erweiterung der Welle angebrachten Nuten können auf der den genannten zylindrischen Flächen ent gegengesetzten Seite in einem Abschnitt enden, der einen parallel zur Wellenachse verlaufenden Boden aufweist, oder

jBuniuaxxo ow auDgQuxxucb so^U} uau j.jlu auusi α ντι nauu uxwui« über den radial am weitesten vorspringenden Teil des Bodens der Nuten hinausragt.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch die Pumpe;

Fig. 2 zeigt einen weiteren Schnitt durch die Pumpe längs der Linie H-II von Fig. 1;

Fig. 3 zeigt in größerem Maßstab eine Einzelheit der Gelenkverbindung;

Fig. 4 zeigt isoliert einen Querschnitt durch den Kugelkäfig;

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Fig. 5 zeigt einen Querschnitt längs der Linie V-V von Fig. 2.

In der Zeichnung sind mit 1A, 1B, 1C die daa Pumpengehäus β bildenden Teile bezeichnet. Der Teil 1B bildet einen Sitz zur Aufnahme eines Organs 3, welches den Verteiler darstellt und von an sich bekannter Konstruktion ist, mit einer konvexen Innenfläche 3A in Form eines Kugelsegments, gegen die eine entsprechende konkave sphärische Fläche des die Zylinder bildenden Körpers 5 anliegt. Dieser Körper 5 weist zylindrische Hohlräume 7 parallel zur Achse des Körpers auf, in denen Kolben 9 laufen. Die Kolben sind gelenkig mit Kolben stangen 10 verbunden, die außerhalb der zylindrischen Hohlräume in sphärischen Köpfen 1OA enden. Über diese sphärischen Köpfe 1OA muß die zyklische Axialbewegung auf die Kolben 9 übertragen werden, und zwar zeitlich nacheinander für die einzelnen krtnzförmig verteilten Kolben. Ferner muß hier die Drehbewegung auf den Körper 5 übertragen werden, ausgehend von einer Welle 12, die durch den Teil IC des Pumpengehäuses hinausgeführt ist und an diesem Gehäuse durch Lager 14 gelagert ist.

Das eine Ende 12A der Welle 12 ist teilweise in dem Körper 5 aufgenommen zum Zwecke der Zentrierung des Körpers 5, was durch die Gestaltung des Gelenks und die sich daraus er-

gebenden Möglichkeiten der Montage und der Bemessung ermöglicht wird; eine Feder 16 wirkt zwischen der Welle und dem Körper 5. um diesen gegen die Oberfläche 3A des Verteileia 3 zu drücken. Die Welle 12 weist in der Nähe ihres Endes 12A eine sphärische Erweiterung 18 auf, deren Mittelpunkt das Zentrum des noch zu beschreibenden Universalgelenks darstellt. Mit 20 ist eine kippbare ringförmige Halterung bezeichnet, die von Stiften 22 gehalten ist, die eine querverlaufende Oszillationsachse für die Halterung 20 darstellen. Diese Stifte 22 sind über Lager 24 an dem Teil 1A des Pumpengehäuses gelagert und werden auch für Betätigung von außen benützt. Die Veränderung der Neigung oder Schrägstellung der Halterung 20 bestimmt die Veränderung der- Förderleistung. Die Halterung 20 nimmt über Kugellager 26 einen kippbaren und drehbaren Ring 28 auf, der ein Element des Universalgelenks darstellt, während das andere Element von der sphärischen Erweiterung 18 gebildet wird. Mit dem Ring 28 sind gelenkig die sphärischen Köpfe 1OA der Stangen 10 der Kolben 9 verbunden. Für die kinematische Verbindung der Teile 18 und 28 ist ein Kugelkranz 30 vorgesehen mit einem Käfig 32, der durchgehende zylindrische Sitze 33 mit radial verlaufender Achse für die Kugeln aufweist. Der Ring 28 bildet einen Sitz, der in der Zone 34A sphärische Form hat und sich mit einem zylindrischen Abschnitt 34B fortsetzt. In diesem Sitz sind längsverlaufende Nuten 36 für die Kugeln 30 ausgebildet, wobei diese Nuten mit einem kreisbogenförmigen

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Profil ausgebildet sind, dessen Zentrum in CL auf der Achse des Gelenks bei symmetrischer Stellung liegt, und wobei dieses Zervfcruin CL· gegenüber dem Zentrum 0 der Fläche 3^-A und der Oberfläche der Erweiterung 18 versetzt ist. Der Käfig 32 weist eine sphärische Außenfläche 32A auf, die sich an die Oberfläche 34A anschmiegen kann. Der Käfig 32 weist ferner eine sphärische Innenfläche 32B auf, die als Kugelsegment ausgebildet ist und sich in einem zylindrischen konkaven Flächenabschnitt 32C fortsetzt, der sich von der durch das Zentrum 0 verlaufenden Querebene aus erstreckt, wobei dieses das Zentrum sowohl der Oberfläche 3^A als auch der Oberfläche 32A, als auch der Oberfläche 326, als auch der Oberfläche der sphärischen Erweiterung 18, die sich an die Oberfläche 32B anlegt, ist. Um die in den Sitzen 33 des Käfigs 32 gehaltenen Kugeln teilweise aufzunehmen, sind in der sphärischen Erweiterung 18 Längsnuten 38 ausgebildet, deren Boden ein kreisbogenförmiges Profil aufweist, dessen Zentrum bei O₂ auf der Vorrichtungsachse liegt und in entgegengesetzter Richtung wie das Zentrum O₁ gegenüber dem Zentrum 0 versetzt *t. Die Nuten 38 setzen sich an ihrem dem Ende 12A der Welle 12 benachbarten Ende wie bei 38A angedeutet fort, d.h. derart, daß die Querschnitte der Nuten 38 in zur Wellenachse senkrechten Schnittebenen, die auf die durch das Zentrum O₂ verlaufende Ebene folgen, größer sind als die Querschnitte durch die Nuten in der durch das Zentrum O₂ verlaufenden Querebene.

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Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine Pumpe mit sieben Zylinder-Kolben-Systemen 7-9 vorgesehen, mit einem Universalgelenk 28-32-18-30 mit sieben Kugeln 30 und infolgedessen sieben Nuten 36 bzw. 38, wobei die Nuten 36 jeweils in winkelmäßiger Zwischenstellung zwischen zwei benachbarten Sitzen für die kugelförmigen Köpfe 1OA angeordnet sind.

Mit der beschriebenen und dargestellten Anordnung ist es möglich, die verschiedenen Teile fUr die vorgesehenen Zwecke und die zu Übertragenden Kräfte ausreichend zu dimensionieren und die Montage der verschiedenen Teile leicht und ohne jede Störung der Axialsymmetrie der Vorrichtung durchzuführen (zum Zwecke der Montage wird der Käfig 32 in dem am Ring 28 ausgebildeten Sitz eingesetzt, die Kugeln 30 in die Sitze 33 des Käfigs 32 eingesetzt, und anschließend die Welle 12 von rechts nach links in der Zeichnung eingeführt, nachdem man die Positionen der Kugeln 30, der Nuten 36 und der Nuten 38 winkelmäßig in Übereinstimmung gebracht hat, ν is durch die zylindrischen Profile 34B und 32C ermöglicht wird). Ferner wird die axiale Verbindung zwischen den Teilen 28 und 18 durch die äußere axiale Stabilisierung zwischen den sich bewegenden Teilen der Pumpe und ihren Steuerorganen gewährleistet.

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Die dargestellte und beschriebene Ausführungsform ist nur als nicht einschränkendes Beispiel zu verstehen, wobei Abänderungen imd Ausgestaltungen im Rahmen der Erfindung möglich sind.

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Claims

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1. Hydraulische Pumpe od. dgl. Vorrichtung mit veränderbarer Förderleistung, mit einem Kranz von um die Vorrichtungsachse gruppierten Kolben, die In zur Achse parallelen Zylindern arbeiten und durch ein ringförmiges Steuerorgan gesteuert sind, welches In seiner Neigung zur axial verlaufenden Welle der Pumpe verstellbar und durch ein Gelenk gebunden 1st, dadurch gekennzeichnet , daß das Gelenk ein Universalgelenk 1st, bestehend aus einer sphärischen Erweiterung an der Welle, einem Sitz an dem das kippbare Steuerorgan bildenden Ring, einem Käfig für Kugeln, die mit inneren und äußeren Teilen ihrer Kugelflächen mit entsprechenden sphärischen Oberflächen der sphärischen Erweiterung und des Sitzes am Ring zusammenwirken, wobei diese Oberflächen untereinander zum Gelenkzentrum konzentrisch sind, und axial verlaufende Nuten in den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Erweiterung und des Sitzes am Ring, die Sitze für die Kugeln bilden, die von dem zwischen der sphärischen Erweiterung und dem kippbaren Ring angeordneten Käfig gehalten sind, wobei der Boden der Nuten für die Kugeln in den beiden Teilen, in denen sie ausgebildet sind, ein aktives

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kreisbogenförmige Profile aufweisen, deren Zentren auf der Achse liegen, jedoch nach entgegengesetzten Selten vom Mittelpunkt der genannten sphärischen Gelenkflächen versetzt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der sphärischen Erweiterung zusaffifflenwirkende sphärische Innenfläche des Käfigs sich an einen zylindrischen Flächenabschnitt von entsprechendem Durchmesser anschließt, der sich von der durch das Zentrum der Kugel verlaufenden, zu den Rändern des Käfigs parallelen Ebene bis zu einem Rand des Käfigs erstreckt, daß der mit der sphärischen Außenfläche des Käfigs zusammenwirkende sphärisehe Flächenanteil des Sitzes am Ring an einen zylindrischen Flächenabschnitt von entsprechendem Durchmesser anschließt, der sich von der durch den Kugelmittelpunkt der Fläche verlaufenden Querebene bis zum einen Ende des Sitzes erstreckt, und daß die in der sphärischen Erweiterung angebrachten Nuten für die Kugeln ausreichend lang ausgebildet sind, um den Durchgang in axialer Richtung der sphärischen Erweiterung der Welle längs der an die zylindrische Fläche des Käfigs anschließende Zylinderflache zu gestatten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet, daß die sphärische Erweiterung der

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einstückig mit der Welle ausgebildet ist. '■ ? Welle S

k. Vorrichtung nach einens der Anspruchs 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Welle mit ihrer sphärischen Erweiterung einen von dem Körper der Zylinder aufgenommenen und diesen zentrierenden Fortsatz aufweist.

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