EP0685648B1 - Kolbenanordnung für eine Kolbenpumpe - Google Patents

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EP0685648B1
EP0685648B1 EP95106563A EP95106563A EP0685648B1 EP 0685648 B1 EP0685648 B1 EP 0685648B1 EP 95106563 A EP95106563 A EP 95106563A EP 95106563 A EP95106563 A EP 95106563A EP 0685648 B1 EP0685648 B1 EP 0685648B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
arrangement according
section
shoe
piston arrangement
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95106563A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0685648A3 (de
EP0685648A2 (de
Inventor
Heinz Schwaiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weber-Hydraulik GmbH
Original Assignee
Weber Hydraulik GmbH Austria
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Filing date
Publication date
Application filed by Weber Hydraulik GmbH Austria filed Critical Weber Hydraulik GmbH Austria
Publication of EP0685648A2 publication Critical patent/EP0685648A2/de
Publication of EP0685648A3 publication Critical patent/EP0685648A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0685648B1 publication Critical patent/EP0685648B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime 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
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/122—Details or component parts, e.g. valves, sealings or lubrication means
    • F04B1/124—Pistons
    • F04B1/126—Piston shoe retaining means

Definitions

  • the invention relates to a piston assembly for a Piston pump according to the preamble of claim 1.
  • Piston pumps are used e.g. in high-pressure hydraulic tools, as shown for example in Fig. 3, used.
  • a known piston pump shown in the middle of Fig. 3 is also referred to as a swash plate pump.
  • Piston pump In such a Piston pump are several pistons 1 with their associated Cylinders 2 axially parallel arranged on a circumference.
  • the Pistons 1 are at their foot-side end by means of a rotating Drive element 3 in the form of a swash plate with Driven constant angle of attack, so that the piston 1 in the respective cylinders 2 are reciprocated.
  • the rotating one Drive element 3 is axially parallel to the piston 1 or cylinders 2 stored on the center of the circle on the circumference of the Variety of piston 1 and cylinders 2 are arranged.
  • the rotating drive element 3 is rotated by means of a motor 7.
  • Each cylinder 2 is provided with an inflow opening 6, which is opened by the reciprocation of the piston 1 and getting closed.
  • a support member 8 fixed in the form of a spring plate.
  • a spring 9 is arranged, which is the Piston against the rotary drive element 3 presses and thus accomplished the suction stroke of the piston 1.
  • the foot of the piston 1 is designed as a hemisphere.
  • a piston shoe 10th arranged between the foot of the piston 1 and the rotary drive element 3 .
  • the piston shoe 10 has on the drive element. 3 facing side a substantially planar sliding surface and on his side facing the foot of the piston 1 one of the shape of the Piston foot corresponding concave cavity.
  • serves the Piston shoe 10 as a bearing element between the hemisphere of Piston 1 and the rotating drive element. 3
  • a radial piston pump for Hydraulic media which has a piston assembly comprising a piston movable in a cylinder.
  • a piston shoe on a rotating Output element and is by means of a spring, the over a supporting element engages the piston, in the contact position biased.
  • the support element has a holding element, which can be brought into engagement with the piston shoe.
  • the invention is based on the object Piston arrangement for a piston pump to create at the easier at Mounting a high level of operational reliability and service life is reached.
  • the method according to the independent claim 24 allows a particularly simple production of the connection between the Piston shoe and the support element for the spring.
  • the pump element according to the invention is in the manner described above with reference to FIG (Axial) piston pump used.
  • FIG (Axial) piston pump used The above in the description
  • the reference numerals used in the prior art are in The following in the description of the preferred embodiment maintain and designate the same components.
  • a pin-like piston 1 in a cylinder. 2 stored back and forth.
  • a support element hereinafter spring plate 8 called
  • spring plate 8 Between the spring plate 8 and a Clamping plate, which holds the cylinder 2 via a paragraph, is a compression spring 9 is arranged, which the suction stroke of the piston. 1 accomplished.
  • the foot-side end of the piston 1 is provided with a Hemisphere 1a provided.
  • a piston shoe 10th Between the foot end of the piston 1 and a rotating drive element 3 (in Fig. 3 in the form a swash plate shown) is a piston shoe 10th arranged.
  • the piston shoe 10 serves as a bearing element between the hemisphere 1a of the piston 1 and the rotary drive element 3 (Fig.
  • the spring plate 8 cup-shaped, wherein the side walls of the spring plate 8 tapered to the piston shoe 10 are formed.
  • a holding element 8b in Shape of a sleeve formed with a portion of the Piston shoe 10 positively overlaps and engages with him can be brought.
  • the holding element 8a thus prevents the Piston shoe 10 separates from the foot of the piston 1 or removed.
  • the piston 1 consists essentially of a pin-like portion 1b, one at the foot-side end portion of the Piston disposed cylindrical portion 1c and in Direction of the piston shoe 10 trained, the rotating Drive element 3 (Fig. 3) facing hemisphere 1 a, which at the End face of the cylindrical portion 1 c is arranged.
  • the cylindrical section 1c has a larger diameter than that pin-like portion 1b, so that an annular shoulder 1d between the cylindrical portion 1c and the pin-like Section 1b is formed.
  • the pin-like portion 1b is in the cylinder 2 back and forth fitted.
  • the hemisphere 1a has a center M, on the longitudinal axis of the piston. 1 is arranged and a radius R1.
  • the spherical surface of the hemisphere 1a connects directly to the radial surface of the cylindrical Section 1c.
  • the piston shoe 10 is formed substantially disc-shaped.
  • the one end face or contact surface of the piston shoe 10 is facing the rotating drive element 3 and substantially is formed as a circular plane surface 10b.
  • the planar surface 10b abuts against the rotary drive element (FIG. 3) and serves him as a sliding surface.
  • a annular phase 10g turned on, which has a preferred phase angle of 6 °.
  • the 10g phase supports the formation of a Lubricant layer between the rotary drive element. 3 ( Figure 3) and the planar surface 10b.
  • the other end face of the piston shoe 10 is the foot of the piston facing.
  • a concave hemispherical cavity 10a arranged, which has the radius R1. This fits the also the Radius R1 having hemisphere 1 a of the piston 1 in the cavity 10a of the piston shoe 10, so that the piston shoe 10 with respect to the Foot of the piston 1 is slidably movable or pivotable.
  • the Center point M of hemispherical cavity 10a lies on the center line of the piston shoe 10.
  • In the cavity 10a of the piston shoe 10th is concentric with the center line of the piston shoe 10 a kind Centering hole 10i arranged, which also serves as a bag for stocking of lubricant is used.
  • annular Recess 10 f concentric with the cavity 10 a screwed.
  • annular recess 10f is in the radial edge portion of another end face of the piston shoe 10 an annular projection 10e formed on the outer periphery of the other end face.
  • the peripheral surface of the piston shoe 10 is in its middle Section with a trained as a return annular V-groove 10h provided.
  • the piston 1 facing side surface of the Groove 10h is formed as a convex spherical surface portion 10k.
  • the circumference of the spherical surface portion 10k decreases from the bottom the groove 10h starting in the direction of the other end face of the Piston shoe 10 to continuously.
  • a spherical surface section 10k formed side surface of the groove 10h and the other adjacent end face of the piston shoe 10 is on Piston shoe 10 at its to the piston 1 facing section a radial expansion 10c demarcated.
  • the convex spherical surface portion 10k has the radius R2, which is greater than the radius R1 of the cavity 10a and is concentric trained for this.
  • the cup-shaped spring plate 8 has a hub-shaped, the Piston 1 receiving section (hereinafter inner sleeve 8a called), to which the holding element 8b is arranged concentrically.
  • the inner sleeve 8a and the retaining element 8b extend from a disc-shaped base 8c towards the piston shoe 10th
  • a through hole 8d of the inner sleeve 8a of the spring plate 8 has a radius greater than the radius of the pin-like section 1b of the piston 1 and smaller than the radius of the cylindrical Section 1c of the piston 1 is.
  • the through hole 8d is stepwise to the piston shoe 10 toward a bore portion 8e expands, with the bore 8d an annular Paragraph 8f forms.
  • the bore portion 8d has a radius that the radius of the cylindrical portion 1c of the piston. 1 equivalent.
  • the spring plate 8 with the bore 8e preferably by means of a press fit on the cylindrical Section 1c of the piston 1 mounted such that the disc-shaped Base 8f in the direction of the cylinder 2 (Fig. 1).
  • the paragraph 8f of the spring plate 8 is located at paragraph 1d of Piston 1 on.
  • the cylinder 1 (Fig. 1) facing the front side of the spring plate 8 is formed substantially as a flat circular surface 8g.
  • the circular area 8g is on its radially outer area provided with an annular recess 8h, so that between the circular surface 8g and the annular recess 8h a paragraph is trained.
  • the sleeve-shaped holding element 8b extends axially towards the disc-shaped member 8c opposite direction further than the inner sleeve 8a and forms at its free end portion a annular extension 8i (dashed line) from.
  • the annular Extension 8i tapers on the outer surface of the holding element 8b and is thus designed thinner than the wall remaining portion of the sleeve-shaped holding member 8b.
  • the inner diameter of the sleeve-shaped retaining element 8b is in undeformed condition (dashed line) slightly larger, preferably 0.1 to 2 mm larger than that in the radial direction extending largest portion of the radial expansion 10c of the piston shoe 10.
  • the sleeve-shaped holding member 8b includes the radial Expansion 10c of the piston shoe 10 in the axial direction up to a central portion of the extension 10c.
  • the spring plate 8 with its bore 8 d and 8 e over pushed the pin-like portion 1 b of the piston 1, that the bore 8e on the cylindrical portion 1c of the piston 1 comes to rest and paragraph 8f of the spring plate on paragraph 1d the piston strikes, so that the spring plate 8 preferably is firmly connected by means of a press fit with the piston 1.
  • the sleeve-shaped Retaining element 8b together with the annular extension 8i now includes in an overlapping manner designed as a ball section radial expansion 10c to a middle section the same.
  • the thin-walled extension 8i (dashed line in Fig. 2) of the Spring plate 8 is now preferably by a rolling process in Direction of the groove 10h or in the direction of the common Center point M of the spherical surface portion 10k and the hemispherical Cavity 10a deformed so far that the inner surface of the thin-walled Extension 8i (solid line in Fig. 2) except for designed as an annular gap A preferred distance of 0.1 mm moved to the spherical surface portion 10k of the piston shoe 10 becomes.
  • the sleeve-shaped holding element comprises 8b of the spring plate 8 with its extension 8i the Spherical surface section 10k in an undercut manner. Ie. the freestanding end of 8i extension is further toward Center line moved as the spring plate 8 facing Peripheral edge of the piston shoe 10th
  • the piston shoe 10 is now mounted on the foot of the piston 1, that he on the one hand by the rotating drive element (Fig. 3) can perform pivotal movements and on the other hand only so far from the piston 1 can be lifted until the formed as a spherical surface portion 10c radial expansion the rolled thin-walled extension 8i (solid line in FIG. 2) touched.
  • the spring plate 8 and the piston shoe 10 is the full mobility of the piston shoe 10 on the hemispherical Guaranteed surface 1a of the piston 1.
  • At maximum Inclination of the piston shoe 10 with respect to the hemisphere 1a of Piston 1 is the piston shoe 10 facing portion of Inner sleeve 8a (or the collar of the bore 8e) of the spring plate. 8 from the annular recess portion 10f of the piston shoe 10th recorded, without causing a collision between the piston shoe 10 and spring plate 8 can come.
  • the inventive compound of the piston shoe 10 with the Spring plate 8 allows pre-assembly of these components with the Piston 1, since these form-fitting manner with each other after the rolling process are connected.
  • the production of the piston pump 1 can thus much cheaper than using conventional Pump elements take place, in which the assembly of the piston assembly can be done in the cylinder or the piston assembly must be held together by means of aids (clamps).
  • the spring 9 is now on the annular recess 8h of the spring plate 8 is placed and the pin-like portion 1 b of the piston 1 in the cylinder first introduced and this so fixed in a pump plate, so that the piston 1 with the tension of the spring 9 against the Swash plate 3 (see Fig. 3) is pressed.
  • the pump element described above has been designed for use in an axial piston pump described as a rotating Drive element 3 a swash plate with a constant angle of attack Has.
  • the pump element is also for use in a Swash plate pump provided in the as a rotating drive element 3 inserted a disc with adjustable inclination angle becomes.
  • this pump element is also for use in a Radial piston pump used as a rotating drive element has an eccentric shaft or an eccentric ring. there slides the piston shoe either on the outer surface of a eccentrically arranged shaft or on the inner surface of a eccentrically arranged rings.
  • this pump element is also for use in a Angular axis pump suitable, in which the axes of the piston or Cylinder opposite the rotating disc in an adjustable manner are arranged.
  • the surface 10b of the piston shoe may be used as appropriate or the requirements except plan also concave or convex and be designed spherical or cylindrical.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenanordnung für eine Kolbenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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 Kolbenhemmer 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.
Aus der DE 34 24 862 C1 ist eine Radialkolbenpumpe für hydraulische Medien bekannt, die eine Kolbenanordnung mit einem in einem Zylinder bewegbaren Kolben aufweist. Der Kolben liegt über einem Kolbenschuh an einem rotierenden Abtriebselement an und wird mittels einer Feder, die über ein Stützelement am Kolben angreift, in die Anlagestellung vorgespannt. Das Stützelement weist ein Halteelement auf, das mit dem Kolbenschuh in Eingriff bringbar ist.
Eine ähnliche Konstruktion offenbart auch die DE 35 05 176 C1 der gleichen Anmelderin.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenanordnung für eine Kolbenpumpe zu schaffen, bei der bei einfacher Montage eine hohe Betriebssicherheit und Lebensdauer erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale gemäß Anspruch 1 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. Mit der beanspruchten Konstruktion wird eine einfache Montage erzielt, da das hülsenartige Halteelement einfach auf den konvexen Kugelflächenabschnitt des Kolbenschuhs aufgeschnappt werden kann.
Vorteilhaft 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 11 bis 13 wird durch die vorteilhafte Gestaltung der Anliegefläche des Kolbenschuhs gegenüber dem rotierenden Antriebselement - je nachdem, ob es sich um eine Taumelscheibe einer 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 24 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.

    Claims (23)

    1. Kolbenanordnung für eine Kolbenpumpe mit einem rotierenden Antriebselement und zumindest einem in einem Zylinder (2) bewegbaren Kolben (1), der über einen Kolbenschuh (10) an dem rotierenden Antriebselement (3) anliegt und der mittels einer Feder (9), die über ein Stützelement (8) am Kolben (1) angreift, in die Anlagestellung vorgespannt ist, wobei das Stützelement (8) ein Halteelement (8b) hat, das mit dem Kolbenschuh (10) in Eingriff bringbar ist,
         dadurch gekennzeichnet, dass
      das Halteelement (8b) als eine am Stützelement (8) angeordnete Hülse ausgebildet ist, die einen konvexen Kugelflächenabschnitt (10k) des Kolbenschuhs (10) überlappend umfasst, wobei das hülsenförmige Halteelement (8b) an seinem freien, zum Kolbenschuh (10) hin gerichteten Endabschnitt als eine sich verjüngende ringförmige dünnwandige Verlängerung (8i) ausgebildet ist.
    2. Kolbenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (8b) einen dem Stützelement (8) zugewandten Abschnitt des Kolbenschuhs (10) umfasst.
    3. Kolbenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Kolbenschuhs (10) zumindest ein Rücksprung ausgebildet ist, in den das Halteelement (8b) einrastbar ist.
    4. Kolbenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücksprung eine ringförmige V-Nut (10h) ist.
    5. Kolbenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des Kugelflächenabschnitts (10k) vom Grund der Nut (10h) ausgehend in Richtung zum Stützelement (8) kontinuierlich bis zu seiner dem Stützelement (8) zugewandten Stirnseite zunimmt.
    6. Kolbenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige dünnwandige Verlängerung (8i) in Richtung zum Kugelflächenabschnitt (10k) bzw. in Richtung zur Seitenfläche der Nut (10h) verformbar ist, so dass das Halteelement (8b) den Kugelflächenabschnitt (10k) hinterschneidend umfasst.
    7. Kolbenanordnung nach Anspruch 6, 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.
    8. Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fußseitige Ende des Kolbens (1) als konvexe Halbkugel (1a) ausgebildet ist.
    9. Kolbenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenschuh (10) auf der dem Kolben (1) zugewandten Seite mit einer konkaven kugeligen Höhlung (10a) versehen ist, die mit der Halbkugel (1a) zusammenpasst und ein Gleitlager ausbildet.
    10. Kolbenanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbkugel (1a), die kugelige Höhlung (10a) und der konvexe Kugelflächenabschnitt (10k) den gleichen Mittelpunkt (M) haben.
    11. Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die am rotierenden Antriebselement (3) anliegende Fläche (10b) des Kolbenschuhs (10) als plane Fläche ausgebildet ist, wobei der Randabschnitt der Fläche (10b) mit einer Phase (10g) versehen ist.
    12. Kolbenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (10b) konvex-ballig, konvex-kugelig oder konvex-zylindrisch ausgebildet ist.
    13. Kolbenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (10b) konkav-ballig, konkav-kugelig oder konkav-zylindrisch ausgebildet ist.
    14. Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (8) auf seiner dem Zylinder (2) zugewandten Seite eine ringförmige Aussparung (8h) hat, an der sich die Feder (9) abstützt.
    15. Kolbenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (1) im Anschluss an die Halbkugel (1a) einen zylindrischen Abschnitt (1c) und daran anschließend einen stiftartigen Abschnitt (1b) hat, wobei der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts (1c) größer ist als der Durchmesser des stiftartigen Abschnitts (1b).
    16. 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.
    17. Kolbenanordnung nach Anspruch 15 oder 16, 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.
    18. Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenbereich des Stützelements (8) auf der dem Kolbenschuh (10) zugewandten Seite eines ringförmige Aussparung (8k) ausgebildet ist.
    19. 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 ist.
    20. Kolbenanordnung nach Anspruch 18 oder 19, 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.
    21. Kolbenanordnung nach Anspruch 20, 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.
    22. Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebselement (3) die Scheibe einer Axialkolbenpumpe mit konstantem oder mit verstellbarem Neigungswinkel verwendbar ist.
    23. Kolbenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebselement (3) die Außenfläche einer exzentrisch gelagerten Welle oder die Innenfläche eines exzentrisch gelagerten Rings einer Radialkolbenpumpe verwendbar ist.
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