EP0685648A2

EP0685648A2 - Kolbenanordnung für eine Kolbenpumpe

Info

Publication number: EP0685648A2
Application number: EP95106563A
Authority: EP
Inventors: Heinz Schwaiger
Original assignee: HUGO JUNKERS WERKE GmbH
Current assignee: Weber-Hydraulik GmbH
Priority date: 1994-05-06
Filing date: 1995-05-02
Publication date: 1995-12-06
Anticipated expiration: 2015-05-02
Also published as: EP0685648A3; DE4416192A1; ATE300674T1; DE59511011D1; DE4416192C2; EP0685648B1

Abstract

Eine Kolbenpumpe hat einen in einem Zylinder hin- und herbewegbaren Kolben, der über einen Kolbenschuh an einem rotierenden Antriebselement, wie bspw. einer Taumelscheibe oder einer Exzenterwelle anliegt. An einem fußseitigen Endabschnitt des Kolbens ist ein Stützelement in Form eines Federtellers angeordnet, so daß eine zwischen dem Zylinder und dem Federteller befindliche Feder den Kolben zusammen mit dem Kolbenschuh gegen das Antriebselement drückt. Am Federteller ist ein hülsenförmiges Halteelement vorgesehen, das den dem Federteller zugewandten Abschnitt des Kolbenschuhs umfaßt. Tritt bspw. zwischen Kolben und Zylinder ein Schaden auf, so wird der Kolbenschuh mittels dem Halteelement festgehalten, um nicht herausgeschleudert zu werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenanordnung für eine Kolbenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf ein Herstellungsverfahren dieser Kolbenanordnung nach Anspruch 29.
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 derartigen 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 rotierenden 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 jeweiligen 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 des 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 Kolbenklhemmer 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.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenanordnung für eine Kolbenpumpe und ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, bei der die Betriebssicherheit verbessert und die Lebensdauer erhöht ist.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Kolbenanordnung durch die Merkmale gemäß Anspruch 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 29 gelöst.
Durch das am Stützelement ausgebildete Halteelement, das mit dem Kolbenschuh in Eingriff bringbar ist, wird insbesondere im vorstehend beschriebenen Extremfall das Herausschleudern des Kolbenschuhs und damit Folgeschäden an der Pumpenanordnung verhindert.
Besonders vorteilhaft bei dieser Anordnung ist, daß gegenüber der bekannten Kolbenpumpe keine zusätzlichen Bauteile zur Lösung der gestellten Aufgabe erforderlich sind.
Gemäß Anspruch 10 wird durch die Ausbildung eines Spalts zwischen dem Halteelement und dem Kolbenschuh die Beweglichkeit des Kolbenschuhs gegenüber dem Kolben festgelegt, so daß sich der Kolbenschuh in jedem Betriebszustand nur bis zu einem bestimmten Maß vom Kolben entfernen kann. Weiterhin ist es zum einen möglich, die Lagerstelle zwischen Kolbenschuh und Kolben über den Spalt hinreichend mit Schmiermittel zu versorgen. Zum anderen wird durch die Dimensionierung des Spalts die Lagerstelle zwischen Kolbenschuh und Kolben abgeschirmt und damit das Eindringen von Schmutzpartikeln vermindert.
Gemäß den Ansprüchen 14 bis 16 wird durch die vorteilhafte Gestaltung der Anliegefläche des Kolbenschuhs gegenüber dem rotierenden Antriebselement - je nachdem, ob es sich um eine Taumelscheibe einer Axialkolbenpume oder um eine Exzenterwelle (Exzenterring) einer Radialkolbenpumpe handelt - immer erreicht, daß sich an der Anliegefläche eine ausreichende Schmiermittelschicht ausbildet, wodurch sich die Betriebssicherheit der Pumpenanordnung erhöht.
Das Verfahren gemäß dem nebengeordneten Anspruch 29 ermöglicht eine besonders einfache Herstellung der Verbindung zwischen dem Kolbenschuh und dem Stützelement für die Feder.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Pumpenelement eines bevorzugten Ausführungsbeispiels 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 Beschreibung des Stands der Technik verwendeten Bezugszeichen werden im folgenden bei der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels 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 Antriebselement 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 zylindrischen Abschnitts 1c an.
Der Kolbenschuh 10 ist im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet. Die eine Stirnseite oder Anlagefläche des Kolbenschuhs 10 ist dem rotierenden Antriebselement 3 zugewandt und im wesentlichen 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 Phasenwinkel von 6° hat. Die 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 Mittellinie 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 Bevorratung 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 ausgebildet. 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 Kugelflächenabschnitt 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 Abschnitts 1b des Kolbens 1 und kleiner als der Radius des zylindrischen Abschnitts 1c des Kolbens 1 ist. Die Durchgangsbohrung 8d ist zum Kolbenschuh 10 hin stufenförmig zu einem Bohrungsabschnitt 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 scheibenförmige 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 Federtellers 8 ist im wesentlichen als plane Kreisfläche 8g ausgebildet. 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 ringförmige 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 ringförmiger 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 Richtung 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 ausgebildete 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 halbkugeligen Höhlung 10a soweit verformt, daß die Innenfläche der dünnwandigen 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 herangerückt wird. Auf diese Weise umfaßt das hülsenförmige Halteelement 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 montiert, daß er einerseits die durch das rotierende Antriebselement (Fig. 3) verursachten Schwenkbewegungen ausführen kann und andererseits 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 halbkugeligen 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 Kolbenanordnung 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 Antriebselement 3 eine Scheibe mit verstellbarem Neigungswinkel eingesetzt 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.
Eine Kolbenpumpe hat einen in einem Zylinder hin- und herbewegbaren Kolben, der über einen Kolbenschuh an einem rotierenden Antriebselement, wie bspw. einer Taumelscheibe oder einer Exzenterwelle anliegt. An einem fußseitigen Endabschnitt des Kolbens ist ein Stützelement in Form eines Federtellers angeordnet, so daß eine zwischen dem Zylinder und dem Federteller befindliche Feder den Kolben zusammen mit dem Kolbenschuh gegen das Antriebselement drückt. Am Federteller ist ein hülsenförmiges Halteelement vorgesehen, das den dem Federteller zugewandten Abschnitt des Kolbenschuhs umfaßt. Tritt bspw. zwischen Kolben und Zylinder ein Schaden auf, so wird der Kolbenschuh mittels dem Halteelement festgehalten, um nicht herausgeschleudert zu werden.

Claims

Kolbenanordnung für eine Kolbenpumpe mit zumindest einem in einem Zylinder (2) bewegbaren Kolben (1), der über einen Kolbenschuh (10) an einem rotierendem Antriebselement (3) anliegt und der mittels einer Feder (9), die über ein Stützelement (8) am Kolben (1) angreift, in die Anlagestellung vorgespannt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Stützelement (8) ein Halteelement (8b) hat, das mit dem Kolbenschuh (10) in Eingriff bringbar ist.
Kolbenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (8b) des Stützelements (8) in Richtung zum Kolbenschuh (10) zeigt.
Kolbenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (8b) einen dem Stützelement (8) zugewandten Abschnitt des Kolbenschuhs (10) umfaßt.
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.
Kolbenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücksprung eine ringförmige V-Nut (10h) ist.
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.
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.
Kolbenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das hülsenförmige Halteelement (8b) an seinem freien, zum Kolbenschuh (10) hin gerichteten Endabschnitt als eine sich verjüngende ringförmige dünnwandige Verlängerung (8i) ausgebildet ist.
Kolbenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige dünnwandige Verlängerung (8i) in Richtung zum Kugelfächenabschnitt (10k) bzw. in Richtung zur Seitenfläche Nut (10h) verformbar ist, so daß das Halteelement (8b) den Kugelflächenabschnitt (10k) hinterschneidend umfaßt.
Kolbenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der dünnwandigen Verlängerung (8i) und dem Kugelflächenabschnitt (10k) ein Ringspalt A ausgebildet wird, der eine bevorzugte Spaltbreite von 0,1 mm hat.
Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das fußseitig Ende des Kolbens (1) als konvexe Halbkugel (1a) ausgebildet ist.
Kolbenanordnung nach Anspruch 11, 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.
Kolbenanordnung nach Anspruch 6, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbkugel (1a), die kugelige Höhlung (10a) und der konvexe Kugelflächenabschnitt (10k) den gleichen Mittelpunkt (M) haben.
Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die 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.
Kolbenanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (10b) konvex-ballig, konvex-kugelig oder konvex-zylindrisch ausgebildet ist.
Kolbenanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (10b) konkav-ballig, konkav-kugelig oder konkav-zylindrisch ausgebildet ist.
Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (8) ein separates mit dem Kolben (1) verbundenes Bauteil ist.
Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (8) ein am Kolben (1) einstückig ausgebildetes Bauteil ist.
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.
Kolbenanordnung nach Anspruch 11, 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).
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.
Kolbenanordnung nach Anspruch 20 und 21, 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.
Kolbenanordnung nach Anspruch 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.
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.
Kolbenanordnung nach Anspruch 23 und 24, 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.
Kolbenanordnung nach Anspruch 21 und 25, 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.
Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebselement (3) die Scheibe einer Axialkolbenpumpe mit konstantem oder mit verstellbarem Neigungswinkel verwendbar ist.
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.
Verfahren zur Herstellung einer Kolbenanordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformen der dünnwandigen Verlängerung (8i) mittels eines Rollverfahrens erfolgt.