EP0116165A1 - Piston pump with rotating piston - Google Patents

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EP0116165A1
EP0116165A1 EP83112972A EP83112972A EP0116165A1 EP 0116165 A1 EP0116165 A1 EP 0116165A1 EP 83112972 A EP83112972 A EP 83112972A EP 83112972 A EP83112972 A EP 83112972A EP 0116165 A1 EP0116165 A1 EP 0116165A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
crank
axis
rolling
rolling surface
Prior art date
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Ceased
Application number
EP83112972A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Franz Orlita
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0116165A1 publication Critical patent/EP0116165A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B7/00—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving
    • F04B7/04—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving in which the valving is performed by pistons and cylinders coacting to open and close intake or outlet ports
    • F04B7/06—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving in which the valving is performed by pistons and cylinders coacting to open and close intake or outlet ports the pistons and cylinders being relatively reciprocated and rotated
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18024—Rotary to reciprocating and rotary
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18056—Rotary to or from reciprocating or oscillating
    • Y10T74/18232—Crank and lever
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18056—Rotary to or from reciprocating or oscillating
    • Y10T74/18248—Crank and slide

Definitions

  • the invention relates to a piston pump with a rotating piston which can be moved back and forth in a cylinder bore and with a crank with which the piston is connected in an articulated manner, the piston axis and the axis of rotation of the crank intersecting one another and the crank and piston being coupled to one another in terms of rotational drive .
  • Pumps with a rotatable piston have the advantage that they can be designed as control piston pumps in which the piston is effective as a rotary valve.
  • Such pumps have a minimum of moving parts and are extremely robust.
  • the joint between the connecting rod and the piston must be designed in such a way that changes in the angle between the connecting rod and the piston are possible, but the piston is set into a rotary movement safely and with as little play as possible. This places special demands on the joint.
  • the invention has for its object to design a piston pump of the type mentioned so that movements causing sliding friction are largely avoided.
  • annular piston rolling surface is arranged on the piston or on a part rigidly connected to it, which cooperates with an annular crank rolling surface arranged on the crank, the ring axes being inclined to one another and the rolling surfaces through the forces occurring during the pressure stroke can be pressed against one another along a line-shaped or point-shaped contact point, which point of contact moves rolling around the circumference of the ring-shaped rolling surfaces when the crank is rotated, and that the piston and crank are connected to one another by a train connection with which the forces occurring during the suction stroke the crank can be transferred to the piston.
  • the design of the piston rolling surface as a conical jacket is particularly advantageous (claim 2).
  • Such a surface can be produced precisely with little manufacturing effort. It is particularly advantageous if, according to claim 3, both of the cooperating annular rolling surfaces are designed as conical surfaces, a particularly advantageous embodiment according to claim 4 being that the cone angles of both conical surfaces are the same. This continues to reduce sliding friction to a minimum.
  • Such a train connection is particularly reliable and also suitable when the forces on the piston are relatively large even during the suction stroke.
  • conical surfaces can be provided for the retraction of the piston according to claims 6 and 7.
  • the train connection can also consist of a spring arrangement according to claims 8 and 9, through which the rolling surfaces are drawn against each other.
  • the spring can both lie within the rolling surfaces and also surround them.
  • a rotary drive connection between the crank and piston can be formed according to claim 10 by positive engagement of the piston or a part firmly connected to the crank.
  • a rotary drive Establish connection by a coil spring arranged centrally to the crank axis and the piston axis (claim 11).
  • a conical surface is less suitable as a rolling surface. In this case, toroidal surfaces are advantageous.
  • the 1 has an electric drive motor 1 and a pump housing 2.
  • a pump housing 2 In the pump housing 2 there is a cylinder bore 3 into which a piston 4 engages in a sealing manner.
  • a suction hole 5 and a drain hole 6 open into the cylinder bore 3.
  • the suction holes 5 open into a cavity 7 inside the pump housing 2, while the drain hole 6 opens onto the outer surface 2a of the pump housing 2, where a pressure line can be connected.
  • the piston is cut in its front area by a cutting surface 8, the edges of which act as control edges, so that depending on the rotary position of the piston, either the suction bore 5 opens into the cylinder bore 3 or the drain bore.
  • the cutting surface 8 is shown offset by 90 °, to make them clearly visible in the drawing. Rotation and longitudinal movement of the piston are coordinated with one another in such a way that the suction bore 5 is open during the suction stroke (movement to the left in FIG. 1) and the drain hole 6 during the pressure stroke (piston movement to the right in FIG. 1).
  • This pump principle is known per se .
  • the clutch 9 has an arm 14 which is rigidly connected to the piston 4.
  • a screw 15 is used for fixation, which is screwed into a threaded hole of the arm 14 and presses on an inclined surface 16 which is located on the piston 4.
  • the screw is oriented so that a pressure component in the longitudinal direction of the piston 4 is created by the pressure on the surface 16, which pulls the crank arm 14 against the piston.
  • the arm 14 has a shoulder 19 which engages in a cavity 20 which is located in the crank 10.
  • the cavity 20 has on the front surface 10 an opening 20a of such a diameter that the projection 19 engages in the cavity 20 without any significant play, which widens starting from the opening 20a.
  • a helical tension spring 21 is used to pull the conical surface 17 against the flat front surface 18 of the crank 10. This is held by means of screws 22 and 23. Both screws have a thread that corresponds to the spring 21 and are screwed into the spring ends.
  • the head of the screw 22 is located on a support surface 24 of the crank and the head of the screw 23 on a support surface 25 of the arm 14.
  • the spring 21 is under a certain preload with which the conical surface 17 is pulled against the flat surface 1.8.
  • Fig. 2 the kinematic relationships are shown schematically and enlarged compared to Fig. 1.
  • Two positions are shown, namely the position in which the piston is at its front (pressure side) dead center and the position in which the piston is at its suction side dead center.
  • the rolling plane 18 has the position 0 ° at the pressure side dead center and the position 180 ° at the suction side dead center.
  • the central axis of the cone 17 is designated 26; it intersects the piston axis 13 at a point 27.
  • the central axis 26 of the cone 17 intersects the piston axis 13 at a point 28.
  • the distance between the points 27 and 28 is equal to the stroke H.
  • the central axes 26 close in both positions with the piston axis 13 an angle ⁇ .
  • the connecting line 29 between the points P, P ' closes the angle with the plane 18 in both extreme positions shown.
  • the condition ⁇ ⁇ must be met if a rolling motion is to take place between the conical surface 17 and the flat surface 18.
  • Fig. 1 shows the position in which the piston is in the dead center on the pressure side.
  • the force required for this is transmitted by the spring 21.
  • the spring 21 has such a large preload that it is not further stretched under the influence of the forces mentioned, so that the conical surface 17 lies firmly against the flat surface 18 during the suction stroke.
  • the cone jacket 17 rolls on the surface 18. The rolling motion is continuous. After turning the crank by 180 °, half of the circumference of the cone jacket 17 has rolled on the surface 18, which can also be seen in Fig Crank 10 presses on the conical surface 17.
  • an elastic intermediate member is therefore not effectively available.
  • the rolling process allows the transmission of large forces without significant wear on the rolling surfaces.
  • the recess 20 is shaped so that the neck 19 of the arm 14 has sufficient freedom of movement in any position.
  • the torque is transmitted to the piston in that the shoulder -19 abuts the edge 20a of the recess 20.
  • the piston cooperates with the bores 5 and 6 for controlling the inlet and outlet, as has already been described above.
  • the suction line is connected to the bore 30, which opens into the housing cavity 7. So this space is constantly flooded.
  • the funding therefore also acts as a lubricant on the rolling surfaces.
  • the motor 1 is a so-called canned motor.
  • This motor contains a tube 31 which is arranged in the gap between the stator winding 32 and the rotor 33.
  • the space 34 inside the tube 31 is also flooded with the conveying medium, since the housing cavity 7 is connected to the space 34 via bores 35.
  • the pumped medium thus also serves to lubricate the motor bearings 36 and 37.
  • the piston force occurring during the suction stroke is achieved by positive engagement between the crank and the piston.
  • the crank 38 is pierced by a hole 39.
  • the fixation of the arm 41 on the piston 42 is designed accordingly, as in the embodiment according to FIG. 1.
  • a fixing screw 43 is provided which is arranged obliquely and presses on an inclined surface 44 on the piston.
  • Hole 39 consists of two conical sections that collide at 48. This ridge line 48 defines the narrowest point of the opening 39. The diameter at this point is such that the cylindrical portion 40 reaches through the bore without any play.
  • a hollow cylindrical guide surface 50 is arranged on the pump housing 49.
  • a cylindrical surface 51 is guided on this surface and is located on a part which is fixedly connected to the drive motor 52. With each pivot position of the motor 52, the crank axis 12 intersects the piston axis 13 at point A, which is located in the center of the cylindrical surfaces 50, 51.
  • a conical surface is less suitable as a rolling surface.
  • Toric surfaces are therefore provided as the rolling surfaces, namely a convex piston rolling surface 53 and a concave rolling surface 54 on the crank 55. The cross sections of these surfaces are shown in FIG. 5 shown enlarged.
  • the convex surface 53 is located on an arm 56 which is firmly connected to the piston 57.
  • a helical tension spring 58 which pulls the parts 53, 55 against each other, extends again within the toric surfaces 53, 54.
  • the method of operation is the same as for the pump according to FIG. 1.
  • the pressure lifting forces are transmitted via the rolling surfaces, while the suction lifting forces are transmitted via the helical tension spring 58.
  • the angle oG can be changed within wide limits.
  • the piston stroke is also O, ie. funding is no longer available.
  • the stroke of the piston increases with increasing angle ⁇ .
  • the toric surfaces 53, 54 allow different inclinations between the arm 56 and the crank 55.
  • the engagement of the toric surfaces in one another results in a positive connection, with which a rotational drive coupling between the crank 55 and the piston 57 also takes place. In this case, a special element for the rotary drive need not be provided.
  • the driver connection is formed by a spring arranged centrally to the crank axis and piston axis.
  • a kind of cap 60 is screwed onto the piston 59, the end face of which forms a rolling surface.
  • the crank is here, so to speak, formed by a surface 62 which is arranged obliquely to the crank axis 12. This surface is located on a cap 63 which is placed on the drive shaft 64 of an engine.
  • Both surfaces 61 and 62 are surrounded by a helical tension spring 65.
  • the caps 60, 63 are screwed into the ends of the coil tension spring.
  • corresponding threads are provided on the peripheral surfaces of the caps.
  • the helical tension spring 65 has both the task of pulling the two parts 60, 63 against one another and the task of transmitting torque from the part 63 to the part 60 in order to effect the rotary drive of the piston.
  • the torque transmission is achieved in that the spring is always contracted so far that further twisting is no longer possible. Thereafter, twisting changes between the two parts 60, 63 are no longer possible.
  • FIG. 7 largely corresponds to the embodiment according to FIG. 3.
  • a crank disk 67 is seated on a motor shaft 66.
  • a hat-shaped part 68 is firmly connected to the crank disk 67. This hat-shaped part extends over the front surface 67a of the crank disk and has a rolling surface 69 in the projecting area, which is conical.
  • the hat-shaped part 48 has a central opening 70 which is cylindrical and opens into a cavity 71. Another conical surface 72 is located on the hat-shaped part within the cavity.
  • driver pin 77 there is a driver pin, generally designated 77, on the arm 74.
  • the driver pin has a projection 78 which is inserted through the rolling part 75 and the arm 74 and on the end of which a retaining nut 79 is screwed on and secured by means of a spring ring 80. By tightening the nut 79, the rolling part 75 is also pulled firmly against the arm 74.
  • the driver pin 77 has at its front end a tapered rolling surface 81, which with the tapered rolling surface 72 interacts. Both conical surfaces 81 and 72 have the same cone angle. In the area that extends through the opening 70, the driver pin has two conical surfaces 82 and 83, which lie against one another with their respective large bases. The cone angles are dimensioned such that in the two extreme positions, one of which is shown in FIG. 7, surface lines of the cone surfaces 82, 83 are parallel to surface lines of the cylindrical opening 70.
  • the pump according to FIG. 7 works in principle the same as the pump according to FIG. 3.
  • the interacting rolling surfaces are conical surfaces with the same cone angles, sliding movements are further reduced, since the rolling surfaces are the same size. This does not exactly apply to the rolling of a conical surface on a flat ring surface, so that in this case sliding movements occur which are somewhat larger.
  • the driver structure in FIG. 7 is designed equivalent to FIG. 3. While a bore with two conical surfaces is used according to FIG. 3, which cooperates with a cylindrical pin, the bore is cylindrical according to FIG. 7 and the driver pin has two conical surfaces for this. The same effect is achieved in each case.

Landscapes

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Abstract

Auf einer Motorwelle (11) sitzt eine Kurbel (10), die an ihrer Vorderseite eine ebene Abwälzfläche (18) aufweist. An der Abwälzfläche (18) liegt eine weitere Abwälzfläche (17) an, die sich an einem fest mit dem Pumpenkolben (4) verbundenen Arm (14) befindet. Drehantriebsmäßig ist die Kurbel (10) mit dem Kolben (4) dadurch verbunden, daß ein Ansatz (19) an einem fest mit dem Kolben (14) verbundenen Teil in eine Vertiefung (20) der Kurbel (10) eingreift. Der Kontakt zwischen den Abwälzflächen (18, 17) wird auch während des Saughubes der Pumpe durch eine Zugfeder (21) aufrechterhalten. Der Kolben (4) dient auch zur Steuerung der Einlaßöffnung (5) und der Auslaßöffnung (6). Die Übertragung der Krähe beim Druckhub über Flächen (18, 17), die sich aufeinander abwälzen, ergibt eine hohe Lebensdauer der Pumpe und einen geräuscharmen Lauf.A crank (10) is seated on a motor shaft (11) and has a flat rolling surface (18) on its front side. There is a further rolling surface (17) on the rolling surface (18), which is located on an arm (14) which is firmly connected to the pump piston (4). In terms of rotary drive, the crank (10) is connected to the piston (4) in that a shoulder (19) engages in a recess (20) in the crank (10) on a part which is fixedly connected to the piston (14). The contact between the rolling surfaces (18, 17) is maintained by a tension spring (21) even during the suction stroke of the pump. The piston (4) also serves to control the inlet opening (5) and the outlet opening (6). The transmission of the crow during the pressure stroke over surfaces (18, 17) that roll on each other results in a long service life of the pump and a quiet running.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe mit einem rotierenden und in einer Zylinderbohrung hin- und herbewegbaren Kolben und mit einer Kurbel, mit der der Kolben gelenkig verbunden ist, wobei die Kolbenachse und die Drehachse der Kurbel einander schneiden und Kurbel und Kolben drehantriebsmäßig miteinander gekuppelt sind.The invention relates to a piston pump with a rotating piston which can be moved back and forth in a cylinder bore and with a crank with which the piston is connected in an articulated manner, the piston axis and the axis of rotation of the crank intersecting one another and the crank and piston being coupled to one another in terms of rotational drive .

Pumpen dieser Art haben ein sehr einfaches Getriebe, da sich der Pumpenhub bereits durch die Schrägstellung zwischen Kurbelachse und Kolbenachse ergibt. Kurbel und Kolben sind über eine Pleuelstange miteinander verbunden. Im Verlaufe einer Umdrehung der Kurbel ändern sich die Winkel, die die Pleuelstange einerseits mit der Kurbel und andererseits mit dem Kolben einschließt. Aus diesem Grund ist bei bekannten Pumpen die Pleuelstange gelenkig mit der Kurbel und dem Kolben verbunden. Die Gelenke sind verschleißanfällig , was schnell zu einem Spiel zwischen der Pleuelstange und ihren Anlenkungsstellen führen kann, was Geräuschentwicklung und auch Veränderungen der Fördercharakteristik zur Folge hat. Bei solchen Pumpen muß entweder eine gute Schmierung vorgesehen oder aber eine geringe Lebensdauer in Kauf genommen werden.Pumps of this type have a very simple gearbox, since the pump stroke results from the inclination between the crank axis and the piston axis. The crank and piston are connected to each other via a connecting rod. In the course of one revolution of the crank, the angles that the connecting rod encloses on the one hand with the crank and on the other hand with the piston change. For this reason, the connecting rod is articulated to the crank and the piston in known pumps. The joints are prone to wear, which can quickly lead to play between the connecting rod and its articulation points, which results in noise and changes in the delivery characteristics. With such pumps either good lubrication must be provided or a short life span must be accepted.

Pumpen mit drehbarem Kolben haben den Vorteil, daß sie als Steuerkolbenpumpen ausgebildet werden können, bei denen der Kolben als Drehschieber wirksam ist. Solche Pumpen haben ein Minimum an beweglichen Teilen und sind außerordentlich robust. Um die Drehschieberfunktion zu gewährleisten, muß das Gelenk zwischen der Pleuelstange und dem Kolben so ausgebildet werden, daß Winkelveränderungen zwischen Pleuelstange und Kolben möglich sind, jedoch der Kolben sicher und möglichst spielfrei in eine Drehbewegung versetzt wird. Dadurch werden besondere Anforderungen an das Gelenk gestellt.Pumps with a rotatable piston have the advantage that they can be designed as control piston pumps in which the piston is effective as a rotary valve. Such pumps have a minimum of moving parts and are extremely robust. In order to ensure the rotary slide valve function, the joint between the connecting rod and the piston must be designed in such a way that changes in the angle between the connecting rod and the piston are possible, but the piston is set into a rotary movement safely and with as little play as possible. This places special demands on the joint.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Gleitreibung verursachende Bewegungen weitgehend vermieden werden.The invention has for its object to design a piston pump of the type mentioned so that movements causing sliding friction are largely avoided.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß am Kolben oder an einem starr mit diesem verbundenen Teil eine ringförmige Kolben-Abwälzfläche angeordnet ist, die mit einer an der Kurbel angeordneten ringförmigen Kurbel-Abwälzfläche zusammenwirkt, wobei dieRingachsen schräg zueinander stehen und die Abwälzflächen durch die beim Druckhub auftretenden Kräfte längs einer linienförmigen oder punktförmigen Berührungsstelle aneinander anpreßbar sind, welche Berührungsstelle bei Drehung der Kurbel über den Umfang der ringförmigen Abwälzflächen wälzend wandert und daß Kolben und Kurbel durch eine Zugverbindung miteinander verbunden'sind, mit der beim Saughub auftretende.Kräfte von der Kurbel auf den Kolben übertragbar sind.This object is achieved according to the invention in that an annular piston rolling surface is arranged on the piston or on a part rigidly connected to it, which cooperates with an annular crank rolling surface arranged on the crank, the ring axes being inclined to one another and the rolling surfaces through the forces occurring during the pressure stroke can be pressed against one another along a line-shaped or point-shaped contact point, which point of contact moves rolling around the circumference of the ring-shaped rolling surfaces when the crank is rotated, and that the piston and crank are connected to one another by a train connection with which the forces occurring during the suction stroke the crank can be transferred to the piston.

Bei einer so ausgebildeten Pumpe wälzt sich die Kolben-Abwälzfläche während einer Umdrehung der Kurbel einmal auf der Kurbel-Abwälzfläche ab, so daß keine oder allenfalls sehr geringe Gleitbewegungen stattfinden. Dadurch wird die Lebensdauer im Vergleich mit einer Pumpe, die ein Kugelgelenk oder dergleichen aufweist, sehr wesentlich heraufgesetzt, auch wenn keine Schmierung vorgesehen ist. Ein Gelenk zwischen dem Teil, der die Kolben-Abwälzfläche aufweist und dem Kolben ist nicht erforderlich. Es genügt, wenn die beim Druckhub auftretenden, relativ großen Kräfte auf diese Art und Weise übertragen werden. Für die übertragung der beim Saughub auftretenden Kräfte können andere Mittel vorgesehen werden.In a pump designed in this way, the piston rolling surface rolls once on the crank rolling surface during one revolution of the crank, so that no or at most very little sliding movement takes place. As a result, the service life is increased significantly compared to a pump that has a ball joint or the like, even if there is no lubrication is seen. A hinge between the part that has the piston rolling surface and the piston is not required. It is sufficient if the relatively large forces occurring during the pressure stroke are transmitted in this way. Other means can be provided for the transmission of the forces occurring during the suction stroke.

Wenn ein verstellbarer Hub nicht vorgesehen ist, ist die Ausbildung der Kolben-Abwälzfläche als Kegelmantel besonders vorteilhaft (Anspruch 2). Eine solche Fläche läßt sich bei geringem Herstellungsaufwand exakt herstellen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß Anspruch 3 beide der zusammenwirkenden ringförmigen Abwälzflächen als Kegelflächen ausgebildet sind, wobei eine besonders vorteilhafte Ausführungsform gemäß Anspruch 4 darin besteht, daß die Kegelwinkel beider Kegelflächen gleich sind. Hierdurch werden Gleitreibungen weiterhin auf ein Mindestmaß herabgesetzt. Bei konstantem Hub ist es auch möglich, für die Zugverbindung eine formschlüssige Verbindung gemäß Anspruch 5 vorzusehen. Eine solche Zugverbindung ist in besonderem Maße zuverlässig und auch dann geeignet, wenn die Kräfte am Kolben auch beim Saughub verhältnismäßig groß sind. Auch in diesem Fall können gemäß den Ansprüchen 6 und 7 Kegelflächen für den Rückzug des Kolbens vorgesehen werden.If an adjustable stroke is not provided, the design of the piston rolling surface as a conical jacket is particularly advantageous (claim 2). Such a surface can be produced precisely with little manufacturing effort. It is particularly advantageous if, according to claim 3, both of the cooperating annular rolling surfaces are designed as conical surfaces, a particularly advantageous embodiment according to claim 4 being that the cone angles of both conical surfaces are the same. This continues to reduce sliding friction to a minimum. With a constant stroke, it is also possible to provide a positive connection for the train connection according to claim 5. Such a train connection is particularly reliable and also suitable when the forces on the piston are relatively large even during the suction stroke. In this case too, conical surfaces can be provided for the retraction of the piston according to claims 6 and 7.

Die Zugverbindung kann jedoch gemäß den Ansprüchen 8 und 9 auch aus einer Federanordnung bestehen, durch die die Abwälzflächen gegeneinander gezogen werden. Bei einer zentrischen Federanordnung gemäß Anspruch 9 kann die Feder sowohl innerhalb der Abwälzflächen liegen, als auch diese umgeben.However, the train connection can also consist of a spring arrangement according to claims 8 and 9, through which the rolling surfaces are drawn against each other. In the case of a central spring arrangement according to claim 9, the spring can both lie within the rolling surfaces and also surround them.

Eine Drehantriebsverbindung zwischen Kurbel und Kolben kann gemäß Anspruch 10 durch formschlüssiges Eingreifen des Kolbens.oder eines fest damit verbundenen Teiles in die Kurbel gebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, eine Drehantriebsverbindung durch eine zentrisch zur Kurbelachse und zur Kolbenachse angeordnete Schraubenfeder herzustellen (Anspruch 11).A rotary drive connection between the crank and piston can be formed according to claim 10 by positive engagement of the piston or a part firmly connected to the crank. However, it is also possible to use a rotary drive Establish connection by a coil spring arranged centrally to the crank axis and the piston axis (claim 11).

Wenn der Winkel zwischen Kolbenachse und Kurbel-Drehachse veränderlich sen soll, um den Kolbenhub einstellen zu können, ist eine Kegelfläche als Abwälzfläche weniger gut geeignet. Vorteilhaft sind in diesem Fall Torusflächen gemäß Anspruch 12.If the angle between the piston axis and crank axis of rotation is to be variable in order to be able to adjust the piston stroke, a conical surface is less suitable as a rolling surface. In this case, toroidal surfaces are advantageous.

Bei Pumpen für größere Hübe ist ein Kupplungsstück gemäß den Ansprüchen 13 und 14 vorteilhaft. Mit Hilfe einer Druckschraube nach Anspruch 14 wird auch die richtige Einlaßöffnung und zu der Auslaßöffnung erreicht, wenn die Pumpe eine Steuerkolbenpumpe ist (Anspruch 15).In pumps for larger strokes, a coupling piece according to claims 13 and 14 is advantageous. With the help of a pressure screw according to claim 14, the correct inlet opening and to the outlet opening is achieved if the pump is a control piston pump (claim 15).

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

  • Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Pumpe und einen zugehörigen Antriebsmotor mit unveränderlichem Hub, wobei die Kolbenabwälzflächen als Kegelfläche ausgebildet sind,
  • Fig. 2 eine schematische Darstellung der kinematischen Verhältnisse bei der Pumpe nach Fig. 1,
  • Fig. 3 eine Kurbel und das hintere Ende eines Kolbens bei einer Ausführungsform der Erfindung, bei der für den Rückzug des Kolbens eine formschlüssige Verbindung zwischen Kurbel und Kolben besteht,
  • Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Pumpe gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei der Kolbenhub verstellbar ist,
  • Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 4 im Bereich des-strichpunktierten Kreises V in Fig. 4
  • Fig. 6 einen axialen Schnitt durch eine Kurbel und das Ende eines Kolbens, wobei die Abwälzflächen zentrisch zu den Achsen von Kolben und Kurbel angeordnet sind, und
  • Fig. 7 eine Kurbel und das hintere Ende eines Kolbens bei einer Ausführungsform ähnlich der Fig. 3, wobei jedoch beide jeweils zusammenwirkenden Abwälzflächen als Kegelflächen ausgebildet sind.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. Show it:
  • 1 shows a longitudinal section through a pump and an associated drive motor with an unchangeable stroke, the piston rolling surfaces being designed as a conical surface,
  • 2 shows a schematic representation of the kinematic conditions in the pump according to FIG. 1,
  • 3 shows a crank and the rear end of a piston in an embodiment of the invention in which there is a positive connection between the crank and piston for the retraction of the piston,
  • 4 shows a longitudinal section through a pump according to a further embodiment of the invention, the piston stroke being adjustable,
  • 5 shows an enlarged detail from FIG. 4 in the area of the dash-dotted circle V in FIG. 4
  • Fig. 6 shows an axial section through a crank and the end of a piston, the rolling surfaces being arranged centrally to the axes of the piston and crank, and
  • Fig. 7 shows a crank and the rear end of a piston in an embodiment similar to Fig. 3, but both of the cooperating rolling surfaces are designed as conical surfaces.

Die Pumpe nach Fig. 1 hat einen elektrischen Antriebsmotor 1 und ein Pumpengehäuse 2. Im Pumpengehäuse 2 befindet sich eine Zylinderbohrung 3, in die ein Kolben 4 dichtend eingreift. In die Zylinderbohrung 3 mündet eine Ansaugbohrung 5 und eine Abflußbohrung 6. Die Ansaugbohrungen 5 münden in einen Hohlraum 7 innerhalb des Pumpengehäuses 2, während die Abflußbohrung 6 an der Außenfläche 2a des Pumpengehäuses 2 mündet, wo eine Druckleitung anschließbar ist.1 has an electric drive motor 1 and a pump housing 2. In the pump housing 2 there is a cylinder bore 3 into which a piston 4 engages in a sealing manner. A suction hole 5 and a drain hole 6 open into the cylinder bore 3. The suction holes 5 open into a cavity 7 inside the pump housing 2, while the drain hole 6 opens onto the outer surface 2a of the pump housing 2, where a pressure line can be connected.

Der Kolben ist in seinem vorderen Bereich durch eine Schnittfläche 8 angeschnitten, deren Kanten als Steuerkanten wirken, so daß je nach Drehstellung des Kolbens entweder die Ansaugbohrung 5 in die Zylinderbohrung 3 einmündet oder aber die Abflußbohrung.Die Schnittfläche 8 ist um 90° versetzt gezeichnet, um sie in der Zeichnung gut sichtbar zu machen. Drehung und Längsbewegung des Kolbens sind so miteinander koordiniert, daß beim Saughub (in Fig. 1 Bewegung nach links) die Ansaugbohrung 5 geöffnet ist und während des Druckhubes (in Fig. 1 Kolbenbewegung nach rechts) die Abflußbohrung 6. Dieses Pumpenprinzip ist an sich bekannt.The piston is cut in its front area by a cutting surface 8, the edges of which act as control edges, so that depending on the rotary position of the piston, either the suction bore 5 opens into the cylinder bore 3 or the drain bore. The cutting surface 8 is shown offset by 90 °, to make them clearly visible in the drawing. Rotation and longitudinal movement of the piston are coordinated with one another in such a way that the suction bore 5 is open during the suction stroke (movement to the left in FIG. 1) and the drain hole 6 during the pressure stroke (piston movement to the right in FIG. 1). This pump principle is known per se .

Neu ist die insgesamt mit 9 bezeichnete Kupplung des Kolbens 4 mit einer Kurbel 10. Die Kurbel 10 ist drehfest mit der Welle 11 des Elektromotors 1 verbunden. Die Drehachse der Motorwelle und damit auch der Kurbel 10 ist mit 12 bezeichnet. Diese Achse schneidet die Kolbenachse 13 im Punkt A. Die Achsen 11, 13 stehen also winklig zueinander.What is new is the coupling of the piston 4 with a crank 10, which is designated overall by 9. The axis of rotation the motor shaft and thus also the crank 10 is designated by 12. This axis intersects the piston axis 13 at point A. The axes 11, 13 are therefore at an angle to one another.

Die Kupplung 9 hat einen Arm 14, der starr mit dem Kolben 4 verbunden ist. Zur Fixierung dient eine Schraube 15, die in ein Gewindeloch des Armes 14 eingeschraubt ist und auf eine schräge Fläche 16 drückt, die sich am Kolben 4 befindet. Die Schraube ist so.orientiert, daß durch den Druck auf die Fläche 16 eine-Kraftkompo- nente in Längsrichtung des Kolbens 4 entsteht, die den Kurbelarm 14 gegen den Kolben zieht.The clutch 9 has an arm 14 which is rigidly connected to the piston 4. A screw 15 is used for fixation, which is screwed into a threaded hole of the arm 14 and presses on an inclined surface 16 which is located on the piston 4. The screw is oriented so that a pressure component in the longitudinal direction of the piston 4 is created by the pressure on the surface 16, which pulls the crank arm 14 against the piston.

Am Kurbelarm 14 befindet sich eine Kegelfläche 17, die an einer ebenen Vorderfläche 18 der Kurbel 10 anliegt. Der Kegelwinkel der Kegelfläche 17 und die Schräglage der Vorderfläche 18 der Kurbel 10 sind so gewählt, daß die Kegelfläche 17 eine Linienberührung mit der ebenen Fläche 18 hat.There is a conical surface 17 on the crank arm 14, which lies against a flat front surface 18 of the crank 10. The cone angle of the conical surface 17 and the inclined position of the front surface 18 of the crank 10 are selected so that the conical surface 17 has a line contact with the flat surface 18.

Der Arm 14 hat einen Ansatz 19, der in einen Hohlraum 20 eingreift, der sich in der Kurbel 10 befindet. Der Hohlraum 20 hat an der Vorderfläche 10 eine Mündung 20a von solchem Durchmesser, daß der Ansatz 19 ohne nennenswertes Spiel in den Hohlraum 20 eingreift, der sich ausgehend von der Mündung 20a erweitert.The arm 14 has a shoulder 19 which engages in a cavity 20 which is located in the crank 10. The cavity 20 has on the front surface 10 an opening 20a of such a diameter that the projection 19 engages in the cavity 20 without any significant play, which widens starting from the opening 20a.

Zum Heranziehen der Kegelfläche 17 an die ebene Vorderfläche 18 der Kurbel 10 dient eine Schraubenzugfeder 21. Diese ist mittels Schrauben 22 und 23 gehalten. Beide Schrauben haben ein Gewinde, das der Feder 21 entspricht und sind in die Federenden geschraubt. Der Kopf der Schraube 22 liegt an einer Auflagefläche 24 der Kurbel und der Kopf der Schraube 23 an einer Auflagefläche 25 des Armes 14. Die Feder 21 steht unter einer gewissen Vorspannung, mit der die Kegelfläche 17 an die ebene Fläche 1,8 herangezogen wird.A helical tension spring 21 is used to pull the conical surface 17 against the flat front surface 18 of the crank 10. This is held by means of screws 22 and 23. Both screws have a thread that corresponds to the spring 21 and are screwed into the spring ends. The head of the screw 22 is located on a support surface 24 of the crank and the head of the screw 23 on a support surface 25 of the arm 14. The spring 21 is under a certain preload with which the conical surface 17 is pulled against the flat surface 1.8.

In Fig. 2 sind die kinematischen Verhältnisse schematisch und gegenüber Fig. 1 vergrößert dargestellt. Gezeigt sind zwei Stellungen, nämlich die Stellung, bei der sich der Kolben an seinem vorderen (druckseitigen) Totpunkt befindet und die Stellung, bei der sich der Kolben an seinem saugseitigen Totpunkt befindet. Angenommen ist, daß die Abwälzebene 18 beim druckseitigen Totpunkt die Stellung 0° und im saugseitigen Totpunkt die Stellung 180° habe. Die Mittelachse des Kegels 17 ist mit 26 bezeichnet; sie schneidet die Kolbenachse 13 in einem Punkt 27. Bei der Stellung 180° schneidet die Mittelachse 26 des Kegels 17 die Kolbenachse 13 in einem Punkt 28.Der Abstand der Punkte 27 und 28 ist gleich dem Hub H.Die Mittelachsen 26 schließen bei beiden Stellungen mit der Kolbenachse 13 den Winkel β ein.In Fig. 2 the kinematic relationships are shown schematically and enlarged compared to Fig. 1. Two positions are shown, namely the position in which the piston is at its front (pressure side) dead center and the position in which the piston is at its suction side dead center. It is assumed that the rolling plane 18 has the position 0 ° at the pressure side dead center and the position 180 ° at the suction side dead center. The central axis of the cone 17 is designated 26; it intersects the piston axis 13 at a point 27. In the 180 ° position, the central axis 26 of the cone 17 intersects the piston axis 13 at a point 28. The distance between the points 27 and 28 is equal to the stroke H. The central axes 26 close in both positions with the piston axis 13 an angle β.

Die Verbindungslinie 29 zwischen den Punkten P, P' schließt mit der Ebene 18 in beiden gezeichneten Extremstellungen den Winkel rein. Es muß die Bedingung β=γ erfüllt sein, wenn zwischen der Kegelfläche 17 und der ebenen Fläche 18 eine Abwälzbewegung stattfinden soll.The connecting line 29 between the points P, P 'closes the angle with the plane 18 in both extreme positions shown. The condition β = γ must be met if a rolling motion is to take place between the conical surface 17 and the flat surface 18.

Der Radius r∝ von der Drehachse 12 bis zu dem Punkt, in dem die Achse 26 die Ebene 18 schneidet, ist der Hebelarm der Kurbel. Je größer dieser Hebelarm ist, desto größer wird der Hub H bei einem gegebenen Winkel ∝ zwischen den Achsen 12 und 13. Bei einem gegebenen Radius r∝ wird der Hub umso größer, je größer der Winkele ist. Gezeichnet sind Verhältnisse, wie sie in der Praxis etwa angewendet werden.The radius r ∝ from the axis of rotation 12 to the point at which the axis 26 intersects the plane 18 is the lever arm of the crank. The larger this lever arm, the greater the stroke H at a given angle ∝ between the axes 12 and 13. With a given radius r ∝ , the stroke becomes larger the larger the angle. Relationships are drawn, such as are used in practice.

Die Pumpe nach Fig. 1 arbeitet wie folgt. Fig. 1 zeigt die Stellung, in der sich der Kolben im druckseitigen Totpunkt befindet. Bei weiterer Drehung der Kurbel 10 wird der Kolben aus der Zylinderbohrung 3 herausgezogen. Die hierzu nötige Kraft wird von der Feder 21 übertragen. Die Feder 21 hat eine so große Vorspannung, daß sie unter dem Einfluß der genannten Kräfte nicht weiter gedehnt wird, so daß während des Saughubes die Kegelfläche 17 fest an der ebenen Fläche 18 anliegt. Während der Drehung der Kurbel wälzt sich der Kegelmantel 17 auf der Fläche 18 ab. Die Abwälzbewegung ist kontinuierlich. Nach einer Drehung der Kurbel um 180° hat sich der halbe Umfang des Kegelmantels 17 auf der Fläche 18 abgewälzt, was auch aus Fig. 2 ersichtlich ist.Nach überschreiten des saugseitigen Totpunktes wird der Kolben dadurch nach vorne geschoben,daß die ebene Fläche 18 der Kurbel 10 auf die Kegelfläche 17 drückt. Während des Druckhubes ist also ein elastisches Zwischenglied wirkungsmäßig nicht vorhanden. Der Abwälzvorgang gestattet die übertragung großer Kräfte, ohne daß ein wesentlicher Verschleiß an den Abwälzflächen entsteht. Die Vertiefung 20 ist so geformt, daß der Ansatz 19 des Armes 14 bei jeder Stellung genügend Bewegungsfreiheit hat. Die Drehkraft wird auf den Kolben dadurch übertragen, daß der Ansatz -19 am Rande 20a der Vertiefung 20 anliegt. Während der Drehbewegung des Kolbens wirkt dieser zwecks Steuerung des Ein- und Auslasses mit den Bohrungen 5 und 6 zusammen, wie dies schon weiter oben beschrieben wurde.1 operates as follows. Fig. 1 shows the position in which the piston is in the dead center on the pressure side. As the crank 10 rotates further, the piston is pulled out of the cylinder bore 3. The force required for this is transmitted by the spring 21. The spring 21 has such a large preload that it is not further stretched under the influence of the forces mentioned, so that the conical surface 17 lies firmly against the flat surface 18 during the suction stroke. During the rotation of the crank, the cone jacket 17 rolls on the surface 18. The rolling motion is continuous. After turning the crank by 180 °, half of the circumference of the cone jacket 17 has rolled on the surface 18, which can also be seen in Fig Crank 10 presses on the conical surface 17. During the pressure stroke, an elastic intermediate member is therefore not effectively available. The rolling process allows the transmission of large forces without significant wear on the rolling surfaces. The recess 20 is shaped so that the neck 19 of the arm 14 has sufficient freedom of movement in any position. The torque is transmitted to the piston in that the shoulder -19 abuts the edge 20a of the recess 20. During the rotary movement of the piston, it cooperates with the bores 5 and 6 for controlling the inlet and outlet, as has already been described above.

Die Saugleitung wird an der Bohrung 30 angeschlossen, die in den Gehäusehohlraum 7 mündet. Dieser Raum ist also ständig überflutet. Das Fördermittel wirkt deshalb gleichzeitig als Schmiermittel an den Abwälzflächen.The suction line is connected to the bore 30, which opens into the housing cavity 7. So this space is constantly flooded. The funding therefore also acts as a lubricant on the rolling surfaces.

Der Motor 1 ist ein sogenannter Spaltrohrmotor. Dieser Motor enthält ein Rohr 31, das in dem Spalt zwischen der Statorwicklung 32 und dem Rotor 33 angeordnet ist. Der Raum 34 innerhalb des Rohres 31 ist ebenfalls mit Fördermedium überflutet, da der Gehäusehohlraum 7 mit dem Raum 34 über Bohrungen 35 verbunden ist. Das Fördermedium dient damit auch zur Schmierung der Motorlager 36 und 37. Eine solche Anordnung ist außerordentlich robust und bedarf keiner Wartung, so daß die Pumpe gut für einen gekapselten Einbau geeignet ist.The motor 1 is a so-called canned motor. This motor contains a tube 31 which is arranged in the gap between the stator winding 32 and the rotor 33. The space 34 inside the tube 31 is also flooded with the conveying medium, since the housing cavity 7 is connected to the space 34 via bores 35. The pumped medium thus also serves to lubricate the motor bearings 36 and 37. Such an arrangement is extremely robust and requires no maintenance, so that the pump is well suited for encapsulated installation.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird die während des Saughubes auftretende Kolbenkraft durch formschlüssigen Eingriff zwischen Kurbel und Kolben erreicht. Die Kurbel 38 ist von einem Loch 39 durchbrochen.Durch das Loch 39 greift ein zylindrischer Abschnitt 40 eines Armes 41 hindurch, der am Pumpenkolben 42 befestigt ist. Die Fixierung des Armes 41 am Kolben 42 ist entsprechend ausgebildet, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Auch hier ist eine Fixierschraube 43 vorgesehen, die schräg angeordnet ist und auf eine schräge Fläche 44 am Kolben drückt.In the embodiment according to FIG. 3, the piston force occurring during the suction stroke is achieved by positive engagement between the crank and the piston. The crank 38 is pierced by a hole 39. A cylindrical section 40 of an arm 41, which is fastened to the pump piston 42, extends through the hole 39. The fixation of the arm 41 on the piston 42 is designed accordingly, as in the embodiment according to FIG. 1. Here too, a fixing screw 43 is provided which is arranged obliquely and presses on an inclined surface 44 on the piston.

Rechts von der zylindrischen Fläche 40 befindet sich an dem Arm 41 wieder eine Kegelfläche 45, die in gleicher Weise mit der Vorderfläche 38a der Kurbel 38 zusammenwirkt. Am linken Ende des zylindrischen Abschnittes 40 befindet sich ein Flansch 46, der eine Kegelfläche 47 aufweist, die mit der ebenen Rückseite 38b der Kurbel 38 zusammenwirkt. Aus Montagegründen muß der Flansch 46 oder der Flansch 46 samt dem zylindrischen Abschnitt 40 vom Arm 41 lösbar sein, was jedoch zeichnerisch nicht dargestellt ist.To the right of the cylindrical surface 40 there is again a conical surface 45 on the arm 41 which cooperates in the same way with the front surface 38a of the crank 38. At the left end of the cylindrical section 40 there is a flange 46 which has a conical surface 47 which interacts with the flat rear side 38b of the crank 38. For assembly reasons, the flange 46 or the flange 46 together with the cylindrical section 40 must be detachable from the arm 41, but this is not shown in the drawing.

Das Loch 39 besteht aus zwei kegelförmigen Abschnitten, die bei 48 zusammenstoßen. Diese Gratlinie 48 definiert die engste Stelle des Durchbruches 39. Der Durchmesser an dieser Stelle ist so, daß der zylindrische Abschnitt 40 ohne nennenswertes Spiel durch die Bohrung hindurchgreift.Hole 39 consists of two conical sections that collide at 48. This ridge line 48 defines the narrowest point of the opening 39. The diameter at this point is such that the cylindrical portion 40 reaches through the bore without any play.

Die Pumpe nach Fig. 3 arbeitet wie folgt. Während des Druckhubes erfolgt die Kraftübertragung auf gleiche Weise, wie dies anhand der Fig. 1 und 2 bereits beschrieben wurde. Während des Saughubes erfolgt die Kraftübertragung über die Kegelfläche 47, die ebenfalls linienförmig an der Fläche 38b anliegt und sich in gleicher Weise auf der Fläche 38b abwälzt, wie die Kegelfläche 45 auf der Fläche 38a. An dem zylindrischen Abschnitt 40 erfolgt auch der Drehantrieb des Kolbens 42. Dieser Abschnitt hat also eine Doppelfunktion, nämlich einmal die Funktion, zum Rückzug des Kolbens 42 während des Ansaugens beizutragen und zum anderen eine formschlüssige Verbindung für den Drehantrieb des Kolbens herzustellen. Im übrigen arbeitet die Pumpe gleich wie die Pumpe nach Fig. 1.3 operates as follows. During the pressure stroke, the power transmission takes place in the same way as has already been described with reference to FIGS. 1 and 2. During the suction stroke, the force transmission takes place via the conical surface 47, which also lies linearly on the surface 38b and rolls on the surface 38b in the same way as the conical surface 45 on the surface 38a. Rotation also takes place on the cylindrical section 40 drive the piston 42. This section therefore has a double function, namely the function of contributing to the retraction of the piston 42 during suction and, on the other hand, of producing a positive connection for the rotary drive of the piston. Otherwise, the pump works the same as the pump shown in FIG. 1.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 kann der Winkel zwischen der Kurbel-Drehachse 12 und der Kolbenachse 13 und damit auch der Hub des Kolbens verändert werden. Zu diesem Zweck ist am Pumpengehäuse 49 eine hohlzylindrische Führungsfläche 50 angeordnet. An dieser Fläche ist eine zylindrische Fläche 51 geführt, die sich an einem fest mit dem Antriebsmotor 52 verbundenen Teil befindet. Bei jeder Schwenklage des Motors 52 schneidet die Kurbelachse 12 die Kolbenachse 13 im Punkt A, der sich im Zentrum der zylindrischen Flächen 50, 51 befindet.4, the angle between the crank axis of rotation 12 and the piston axis 13 and thus also the stroke of the piston can be changed. For this purpose, a hollow cylindrical guide surface 50 is arranged on the pump housing 49. A cylindrical surface 51 is guided on this surface and is located on a part which is fixedly connected to the drive motor 52. With each pivot position of the motor 52, the crank axis 12 intersects the piston axis 13 at point A, which is located in the center of the cylindrical surfaces 50, 51.

Da der Schwenkwinkel ∝ veränderlich ist, eignet sich eine Kegelfläche weniger gut als Abwälzfläche.Als Abwälzflächen sind deshalb torische Flächen vorgesehen, nämlich eine konvextorische Kolben-Abwälzfläche 53 und eine konkavtorische Abwälzfläche 54 an der Kurbel 55. Die Querschnitte dieser Flächen sind in Fig. 5 vergrößert dargestellt.Since the swivel angle ∝ is variable, a conical surface is less suitable as a rolling surface. Toric surfaces are therefore provided as the rolling surfaces, namely a convex piston rolling surface 53 and a concave rolling surface 54 on the crank 55. The cross sections of these surfaces are shown in FIG. 5 shown enlarged.

Die konvextorische Fläche 53 befindet sich an einem Arm 56, der fest mit dem Kolben 57 verbunden ist. Innerhalb der torischen Flächen 53, 54 erstreckt sich wieder eine Schraubenzugfeder 58, die die Teile 53, 55 fest gegeneinander zieht.The convex surface 53 is located on an arm 56 which is firmly connected to the piston 57. A helical tension spring 58, which pulls the parts 53, 55 against each other, extends again within the toric surfaces 53, 54.

Die Arbeitsweise ist gleich wie bei der Pumpe nach Fig. 1. Auch hier werden die Druckhubkräfte über die Abwälzflächen übertragen, während die Saughubkräfte über die Schraubenzugfeder 58 übertragen werden. Der Winkel oG kann in weiten Grenzen verändert werden. Beim Winkel ∝ = O ist der Kolbenhub ebenfalls O, d.h.. eine Förderung findet nicht mehr statt. Mit zunehmendem Winkel ∝ vergrößert sich der Hub des Kolbens. Insbesondere aus der Vergrößerung nach Fig. 5 ist leicht erkennbar, daß die torischen Flächen 53, 54 verschiedene Schräglagen zwischen dem Arm 56 und der Kurbel 55 zulassen. Der Eingriff der torischen Flächen ineinander ergibt eine formschlüssige Verbindung, mit der auch eine drehantriebsmäßige Kupplung zwischen der Kurbel 55 und dem Kolben 57 erfolgt. In diesem Fall braucht also ein spezielles Element für den Drehantrieb nicht vorgesehen zu werden.The method of operation is the same as for the pump according to FIG. 1. Here too, the pressure lifting forces are transmitted via the rolling surfaces, while the suction lifting forces are transmitted via the helical tension spring 58. The angle oG can be changed within wide limits. At the angle ∝ = O, the piston stroke is also O, ie. funding is no longer available. The stroke of the piston increases with increasing angle ∝. Especially from the enlargement after F ig. 5 it is easy to see that the toric surfaces 53, 54 allow different inclinations between the arm 56 and the crank 55. The engagement of the toric surfaces in one another results in a positive connection, with which a rotational drive coupling between the crank 55 and the piston 57 also takes place. In this case, a special element for the rotary drive need not be provided.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Ausführungsformen die Mitnehmerverbindung durch eine zentrisch zur Kurbelachse und Kolbenachse angeordnete Feder gebildet. Auf den Kolben 59 ist eine Art Kappe 60 aufgeschraubt, deren Stirnfläche eine Abwälzfläche bildet. Die Kurbel ist hier sozusagen durch eine Fläche 62 gebildet, die schräg zur Kurbelachse 12 angeordnet ist. Diese Fläche befindet sich an einer Kappe 63, die auf die Antriebswelle 64 eines Motors aufgesetzt ist.In the embodiment according to FIG. 6, in contrast to the previously described embodiments, the driver connection is formed by a spring arranged centrally to the crank axis and piston axis. A kind of cap 60 is screwed onto the piston 59, the end face of which forms a rolling surface. The crank is here, so to speak, formed by a surface 62 which is arranged obliquely to the crank axis 12. This surface is located on a cap 63 which is placed on the drive shaft 64 of an engine.

Beide Flächen 61 und 62 sind von einer Schraubenzugfeder 65 umgeben. Die Kappen 60, 63 sind in die Enden der Schraubenzugfeder eingeschraubt. Zu diesem Zweck sind an den Umfangsflächen der Kappen entsprechende Gewinde vorgesehen. Die Schraubenzugfeder 65 hat sowohl die Aufgabe, die beiden Teile 60, 63 gegeneinander zu ziehen, als auch die Aufgabe, Drehmoment vom Teil 63 auf das Teil 60 zu übertragen, um den Drehantrieb des Kolbens zu bewirken. Die Drehmomentübertragung wird dadurch erreicht, daß die Feder stets so weit zusammengezogen wird, daß ein weiteres Zusammendrehen nicht mehr möglich ist. Danach sind Verdrehungsänderungen zwischen den beiden Teilen 60, 63 nicht mehr möglich.Both surfaces 61 and 62 are surrounded by a helical tension spring 65. The caps 60, 63 are screwed into the ends of the coil tension spring. For this purpose, corresponding threads are provided on the peripheral surfaces of the caps. The helical tension spring 65 has both the task of pulling the two parts 60, 63 against one another and the task of transmitting torque from the part 63 to the part 60 in order to effect the rotary drive of the piston. The torque transmission is achieved in that the spring is always contracted so far that further twisting is no longer possible. Thereafter, twisting changes between the two parts 60, 63 are no longer possible.

Aus der Betrachtung von Fig. 6 ist klar, daß bei Rotation der Welle 64 eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 59 erfolgt. Der Hub ist etwa gleich dem größten Abstand a, der zwischen den beiden Flächen 61 und 62 besteht. Während bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 5 die Abwälzflächen ringförmig sind, sind die Abwälzflächen 61, 62 bei der Ausführungsform nach Fig. 6 relativ kleine, nicht durchbrochene Flächen. Die Ausführung nach Fig. 6 eignet sich insbesondere für kleine Kolbenhübe und insgesamt für kleine Pumpleistungen, während die anderen Ausführungsformen für größere Hübe und größere Leistungen geeignet sind. Bei Pumpen, bei denen auch während des Saughubes große Kräfte auftreten, ist die Ausführungsform nach Fig. 3 besonders gut geeignet.From the observation of FIG. 6 it is clear that when the shaft 64 rotates, the piston 59 moves back and forth. The stroke is approximately equal to the greatest distance a, that between the two surfaces 61 and 62 consists. 1 to 5, the rolling surfaces are ring-shaped, the rolling surfaces 61, 62 in the embodiment according to FIG. 6 are relatively small, uninterrupted surfaces. 6 is particularly suitable for small piston strokes and overall for small pump outputs, while the other embodiments are suitable for larger strokes and larger outputs. The embodiment according to FIG. 3 is particularly well suited for pumps in which large forces also occur during the suction stroke.

Die Ausführungsform nach Fig. 7 gleicht weitgehend der Ausführungsform nach Fig. 3. Auf einer Motorwelle 66 sitzt eine Kurbelscheibe 67. Mit der Kurbelscheibe 67 ist ein hutförmiger Teil 68 fest verbunden. Dieser hutförmige Teil reicht über die Vorderfläche 67a der Kurbelscheibe vor und hat in dem vorragenden Bereich eine Abwälzfläche 69, die kegelförmig ausgebildet ist. Der hutförmige Teil 48 hat eine zentrale öffnung 70, die zylindrisch ist und in einen Hohlraum 71 mündet. Innerhalb des Hohlraumes befindet sich an dem hutförmigen Teil eine weitere Kegelfläche 72.The embodiment according to FIG. 7 largely corresponds to the embodiment according to FIG. 3. A crank disk 67 is seated on a motor shaft 66. A hat-shaped part 68 is firmly connected to the crank disk 67. This hat-shaped part extends over the front surface 67a of the crank disk and has a rolling surface 69 in the projecting area, which is conical. The hat-shaped part 48 has a central opening 70 which is cylindrical and opens into a cavity 71. Another conical surface 72 is located on the hat-shaped part within the cavity.

Auf dem Pumpenkolben 73 sitzt ein Arm 74, mit dem ein Abwälzteil 75 fest verbunden ist. Am Abwälzteil 75 befindet sich eine kegelige Abwälzfläche 76. Die Kegelwinkel der Abwälzflächen 69 und 76 sind gleich.On the pump piston 73 there is an arm 74 with which a rolling part 75 is firmly connected. There is a conical rolling surface 76 on the rolling part 75. The conical angles of the rolling surfaces 69 and 76 are the same.

Ferner befindet sich am Arm 74 ein insgesamt mit 77 bezeichneter Mitnehmerzapfen. Der Mitnehmerzapfen hat einen Ansatz 78, der durch den Abwälzteil 75 und den Arm 74 hindurchgesteckt ist und auf dessen Ende eine Haltemutter 79 aufgeschraubt und mittels eines Federringes 80 gesichert ist. Durch das Festziehen der Mutter 79 wird auch der Abwälzteil 75 fest gegen den Arm 74 gezogen.Furthermore, there is a driver pin, generally designated 77, on the arm 74. The driver pin has a projection 78 which is inserted through the rolling part 75 and the arm 74 and on the end of which a retaining nut 79 is screwed on and secured by means of a spring ring 80. By tightening the nut 79, the rolling part 75 is also pulled firmly against the arm 74.

Der Mitnehmerzapfen 77 hat an seinem vorderen Ende eine kegelige Abwälzfläche 81, die mit der kegeligen Abwälzfläche 72 zusammenwirkt. Beide Kegelflächen 81 und 72 haben den gleichen Kegelwinkel. Der Mitnehmerzapfen hat in dem Bereich, der durch die öffnung 70 hindurchgreift, zwei kegelige Flächen 82 und 83, die mit ihren jeweils großen Basen aneinanderliegen. Die Kegelwinkel sind so bemessen, daß in den beiden Extremlagen, von denen in Fig. 7 eine dargestellt ist, Mantellinien der Kegelflächen 82, 83 parallel zu Mantellinien der zylindrischen öffnung 70 sind.The driver pin 77 has at its front end a tapered rolling surface 81, which with the tapered rolling surface 72 interacts. Both conical surfaces 81 and 72 have the same cone angle. In the area that extends through the opening 70, the driver pin has two conical surfaces 82 and 83, which lie against one another with their respective large bases. The cone angles are dimensioned such that in the two extreme positions, one of which is shown in FIG. 7, surface lines of the cone surfaces 82, 83 are parallel to surface lines of the cylindrical opening 70.

Die Pumpe nach Fig. 7 arbeitet im Prinzip gleich wie die Pumpe nach Fig. 3. Durch die Ausbildung der jeweils zusammenwirkenden Abwälzflächen als Kegelflächen mit gleichen Kegelwinkeln werden Gleitbewegungen weiterhin herabgesetzt, da die sich aufeinander abwälzenden Flächen gleichgroß sind. Dies trifft bei der Abwälzung einer Kegelfläche auf einer ebenen Ringfläche nicht genau zu, so daß in diesem Fall Gleitbewegungen auftreten, die ein wenig größer sind.The pump according to FIG. 7 works in principle the same as the pump according to FIG. 3. By designing the interacting rolling surfaces as conical surfaces with the same cone angles, sliding movements are further reduced, since the rolling surfaces are the same size. This does not exactly apply to the rolling of a conical surface on a flat ring surface, so that in this case sliding movements occur which are somewhat larger.

Die Mitnehmerkonstruktion ist in Fig. 7 äquivalent zur Fig. 3 ausgebildet. Während gemäß Fig. 3 eine Bohrung mit zwei Kegelflächen verwendet wird, die mit einem zylindrischen Zapfen zusammenwirkt, ist gemäß Fig. 7 die Bohrung zylindrisch ausgebildet und der Mitnehmerzapfen hat dafür zwei Kegelflächen. Es wird jeweils derselbe Effekt erreicht.The driver structure in FIG. 7 is designed equivalent to FIG. 3. While a bore with two conical surfaces is used according to FIG. 3, which cooperates with a cylindrical pin, the bore is cylindrical according to FIG. 7 and the driver pin has two conical surfaces for this. The same effect is achieved in each case.

Claims (15)

1. Kolbenpumpe mit einem rotierenden und in einer Zylinderbohrung hin- und herbeweglichen Kolben und mit einer rotierenden Kurbel, mit der der Kolben gelenkig verbunden ist, wobei die Kolbenachse und die Drehachse der Kurbel einander schneiden und Kurbel und Kolben drehantriebsmäßig miteinander gekuppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Kolben oder an einem starr mit diesem verbundenen Teil (14; 41; 56; 60; 74) eine ringförmige Kolben-Abwälzfläche (17; 45; 53; 61; 76) angeordnet ist, die mit einer an der Kurbel (10; 38; 55; 63; 67) angeordneten ringförmigen Kurbel-Abwälzfläche (18; 38a; 54; 62; 69) zusammenwirkt, wobei die Ringachsen schräg zueinander stehen und die Abwälzflächen (17; 45; 53; 61; 76; 10; 38; 55; 63; 67) durch die beim Druckhub auftretenden Kräfte längs einer linienförmigen oder punktförmigen Berührungsstelle aneinander anpreßbar sind, welche Berührungsstelle bei Drehung der Kurbel (10; 38; 55; 63; 67) über den Umfang der ringförmigen Abwälzflächen (17/18; 45/38; 53/54; 61/62; 69/76) wälzend wandert und daß Kolben (4; 42; 57; 59; 73) und Kurbel (10; 38; 55; 63; 67) durch eine Zugverbindung (21; 40; 58; 65; 77) miteinander verbunden sind, mit der beim Saughub auftretende Kräfte von der Kurbel (10; 38; 55; 63; 67) auf den Kolben (4; 42; 57; 59; 73) übertragbar sind.1. Piston pump with a rotating piston which can reciprocate in a cylinder bore and with a rotating crank with which the piston is connected in an articulated manner, the piston axis and the axis of rotation of the crank intersecting and the crank and piston being coupled to one another in terms of rotary drive, characterized that an annular piston rolling surface (17; 45; 53; 61; 76) is arranged on the piston or on a part rigidly connected to it (14; 41; 56; 60; 74), which is connected to the crank (10 ; 38; 55; 63; 67) arranged annular crank rolling surface (18; 38a; 54; 62; 69) cooperates, wherein the ring axes are at an angle to each other and the rolling surfaces (17; 45; 53; 61; 76; 10; 38 ; 55; 63; 67) can be pressed against one another along the line or point-shaped contact point by the forces occurring during the pressure stroke, which contact point over the circumference of the annular rolling surfaces (17/18.) When the crank (10; 38; 55; 63; 67) rotates ; 45/38; 53 / 54; 61/62; 69/76) wallowing and that piston (4; 42; 57; 59; 73) and crank (10; 38; 55; 63; 67) are connected to each other by a train connection (21; 40; 58; 65; 77) , with which forces occurring during the suction stroke can be transmitted from the crank (10; 38; 55; 63; 67) to the piston (4; 42; 57; 59; 73). 2. Kolbenpumpe, vorzugsweise mit konstantem Winkel zwischen Kolbenachse und Kurbel-Drehachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Abwälzfläche (17; 45) ein Kegelmantel ist und die Kurbel-Abwälzfläche (18; 38a) eine ebene Fläche ist, wobei der Kegelmantel mit einer Berührungslinie an der Kurbel-Abwälzfläche (18; 38a) anliegt.2. Piston pump, preferably with a constant angle between the piston axis and crank axis of rotation according to claim 1, characterized in that the piston rolling surface (17; 45) is a conical jacket and the crank rolling surface (18; 38a) is a flat surface, the conical surface abutting with a line of contact on the crank rolling surface (18; 38a). 3. Kolbenpumpe, vorzugsweise mit konstantem Winkel zwischen Kolbenachse und Kurbel-Drehachse, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Abwälzfläche (76) und die Kurbel-Abwälzfläche (69) Kegelflächen sind, die längs einer Berührungslinie aneinander anliegen (Fig. 7).3. Piston pump, preferably with a constant angle between the piston axis and crank axis of rotation, characterized in that the piston rolling surface (76) and the crank rolling surface (69) are conical surfaces which abut each other along a line of contact (Fig. 7). 4. Kolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelwinkel beider Kegelflächen (69, 76) gleich sind.4. Piston pump according to claim 3, characterized in that the cone angle of both conical surfaces (69, 76) are the same. 5. Kolbenpumpe, vorzugsweise mit konstantem Winkel zwischen Kolbenachse und Kurbel-Drehachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugverbindung aus einem starr mit dem Kolben (42; 73) verbundenen, die Kurbel (38; 67) durchgreifenden oder in diese eingreifenden Zugabschnitt (40; 77) und einem an diesem befindlichen Flansch (46) besteht, der an der Rückseite (38b) oder der Innenseite (72) der Kurbel (38; 67) anliegt (Fig. 3, 7).5. Piston pump, preferably with a constant angle between the piston axis and crank axis of rotation according to one of the preceding claims, characterized in that the train connection from a rigidly connected to the piston (42; 73), the crank (38; 67) penetrating or into this engaging pull section (40; 77) and a flange (46) located thereon, which bears on the back (38b) or the inside (72) of the crank (38; 67) (Fig. 3, 7). 6. Kolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (46) eine Abwälzfläche (47) in Form eines Kegelmantels aufweist, der linienförmig an der ebenen Rückseite (38b) der Kurbel (38) anliegt" (Fig. 3).6. Piston pump according to claim 5, characterized in that the flange (46) has a rolling surface (47) in the form of a conical jacket which abuts the crank (38) in a line shape on the flat rear side (38b) "(Fig. 3). 7. Kolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch eine Abwälzfläche (81) in Form eines Kegelmantels aufweist, der an einer an der Kurbel (67) befindlichen Kegelfläche (72) anliegt, wobei beide Kegelflächen (81, 72) vorzugsweise gleiche Kegelwinkel haben.7. Piston pump according to claim 5, characterized in that the flange has a rolling surface (81) in the form of a conical jacket which rests on a conical surface (72) located on the crank (67), both conical surfaces (81, 72) preferably being the same Have cone angles. 8. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,daß die Zugverbindung aus einer Federanordnung (21; 58; 65) besteht, die den Kolben (4; 57; 59) gegen die Kurbel (10; 38; 55) zieht.8. Piston pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that the train connection consists of a spring arrangement (21; 58; 65) which the piston (4; 57; 59) pulls against the crank (10; 38; 55). 9. Kolbenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung aus einer zentrisch zu den Abwälzflächen (17; 18; 53; 54; 61, 62) angeordneten SchraubenZugfeder (21; 58; 65) besteht.9. Piston pump according to claim 8, characterized in that the spring arrangement consists of a helical tension spring (21; 58; 65) arranged centrally to the rolling surfaces (17; 18; 53; 54; 61, 62). 10. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer Drehantriebsverbindung zwischen Kurbel (10; 38; 55) und Kolben (4; 42; 57) die Abwälzflächen (53, 54) formschlüssig ineinandergreifen und/oder eine zu den Abwälzflächen (17, 18; 38a, 45; 53, 54) zentrische formschlüssige Verbindung vorgesehen ist, z.B. ein Zapfen (19; 40) an einem starr mit dem Kolben (4; 42) verbundenen Teil (14; 41), der in ein Loch (20; 39) an der Kurbel (10; 38) eingreift.10. Piston pump according to one of the preceding claims, characterized in that to form a rotary drive connection between the crank (10; 38; 55) and piston (4; 42; 57) the rolling surfaces (53, 54) interlock and / or one of the Rolling surfaces (17, 18; 38a, 45; 53, 54) centric positive connection is provided, for example a pin (19; 40) on a part (14; 41) rigidly connected to the piston (4; 42), which engages in a hole (20; 39) on the crank (10; 38). 11. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur drehantriebsmäßigen Kupplung von Kurbel (63) und Kolben (59) eine zentrisch zur Kurbelachse (12) und zur Kolbenachse (13) angeordnete Schraubenfeder (65) dient, die die Abwälzflächen (61, 62) vorzugsweise umgreift (Fig. 6).11. Piston pump according to one of claims 1 to 9, characterized in that for the rotary drive coupling of the crank (63) and piston (59) is arranged centrally to the crank axis (12) and the piston axis (13) arranged coil spring (65), which Rolling surfaces (61, 62) preferably encompasses (Fig. 6). 12. Kolbenpumpe mit veränderlichem Winkel zwischen Kolbenachse und Kurbel-Drehachse nach einem.der Ansprüche 1 und 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzflächen (53, 54) im wesentlichen Torusflächen sind, wobei eine Torusfläche (54) konkav und die andere Abwälzfläche (53) konvex ist und die Querschnitte beider Torusflächen (53, 54) aneinander angepaßt sind, so daß zwischen den Flächen eine gekrümmte Berührungslinie besteht.12. Piston pump with a variable angle between the piston axis and crank axis of rotation according to one of claims 1 and 8 to 11, characterized in that the rolling surfaces (53, 54) are essentially toroidal surfaces, one toroidal surface (54) being concave and the other rolling surface (53) is convex and the cross sections of the two toroidal surfaces (53, 54) are matched to one another, so that there is a curved line of contact between the surfaces. 13. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und 11, 12, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kolben (4; 42; 57) ein Kupplungsstück (14; 41; 56) verbunden ist, das radial vom Kolben (4; 42, 57) abragt.13. Piston pump according to one of claims 1 to 10 and 11, 12, characterized in that with the piston (4; 42; 57) a coupling piece (14; 41; 56) is connected, the radial protrudes from the piston (4; 42, 57). 14. Kolbenpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsstück (10; 38; 55; 63) auf den Kolben (4; 42; 57; 59) aufgesteckt ist und daß zu seiner Fixierung eine am Kupplungsstück (10; 38; 55; 63) verschraubbare Druckschraube (15; 43) dient, deren Achse mit der Kolbenachse (13) einen spitzen Winkel einschließt und die auf eine rechtwinklig zur Schraubenachse orientierte Druckfläche (16) am Kolben (4;° 42; 56) drückt, so daß eine Kraftkomponente entsteht, die den Kolben (4; 42; 57) in das Kupplungsstück (10; 38; 55; 63) drückt.14. Piston pump according to claim 13, characterized in that the coupling piece (10; 38; 55; 63) is plugged onto the piston (4; 42; 57; 59) and that for fixing it on the coupling piece (10; 38; 55 ; 63) screwable pressure screw (15; 43) is used, the axis of which forms an acute angle with the piston axis (13) and which presses on a pressure surface (16) on the piston (4; ° 42; 56) oriented at right angles to the screw axis, so that a force component is created which presses the piston (4; 42; 57) into the coupling piece (10; 38; 55; 63). 15. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (4; 42; 57; 59) zugleich als Drehschieber ausgebildet ist, durch den Einlaß (5) und Auslaß (6) der Zylinderbohrung (3) steuerbar sind.15. Piston pump according to one of the preceding claims, characterized in that the piston (4; 42; 57; 59) is simultaneously designed as a rotary slide valve, through the inlet (5) and outlet (6) of the cylinder bore (3) are controllable.
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