DE1200135B

DE1200135B - Axialkolbenpumpe mit gekruemmtem Steuerspiegel

Info

Publication number: DE1200135B
Application number: DEB55887A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto Lutz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1959-12-12
Filing date: 1959-12-12
Publication date: 1965-09-02

Description

Axialkolbenpumpe mit gekrümmtem Steuerspiegel Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenpumpe mit auf einem kugeligen Steuerspiegel umlaufender Zylindertrommel, die an ihrem antriebsseitigen Außenende im Pumpengehäuse quer gelagert ist und bei der die Längsachsen der Steueröffnungen der Zylinder auf dem Mantel eines Kegels liegen, dessen Spitze der Mittelpunkt der Steuerspiegelkugel ist.
Es ist bekannt, die Pumpenkolben parallel anzuordnen. Wenn die Zylindertrommel frei von wesentlichen radialen Momenten gelagert werden soll, ist man gezwungen, eine radiale Lagerung in einer Ebene vorzusehen, in der sich jede Zylinderachse mit einer Senkrechten schneidet, die auf dem Steuerspiegel an dem Punkt errichtet ist, wo der Flächenschwerpunkt des Steuerschlitzes liegt. Diese Bedingung schränkt Maße und Bauart der Pumpe ein; außerdem muß der Steuerspiegel verhältnismäßig groß sein, da die Laufbahn der Kolben auf der Schiefscheibe einen bestimmten Mindestdurchmesser haben muß. Das wirkt sich wiederum auf die Gesamtgröße und das Gewicht der Pumpe aus; die genannte Bedingung ist daher besonders hinderlich, wenn eine billige und leichte Pumpe gebraucht wird.
Es ist auch eine Maschine bekannt, deren Kolbenachsen geneigt angeordnet sind. Die starre Antriebswelle ist fest mit der Zylindertrommel verbunden und nur in einer einzigen Lagerstelle gelagert. Zwischen dieser und dem Steuerspiegel greifen Radialkräfte an der Zylindertrommel an, die von der Neigung der Schiefscheibe herrühren. Sie werden zum Teil von dem genannten Lager aufgenommen, zu einem Teil vom Steuerspiegel. Die Zylindertrommel liegt daher am Steuerspiegel nicht gleichmäßig und kräftefrei an; sie läuft Gefahr, überlagerte Taumelbewegungen auszuführen. Das Ausschalten von Seitenkräften, die am Steuerspiegel selbst auftreten könnten, mit Hilfe der durch dessen Krümmungsmittelpunkt verlaufende Zylinderachsen wird dadurch wieder entwertet. Außerdem ist die Zylindertrommel auf ihrer Innenseite von einem Tragzapfen gehalten; sie kann sich daher nicht nachgiebig und eng an den Steuerspiegel anlegen. Das Spiel am Steuerspiegel ist vielmehr von der Genauigkeit der Teile und des Zusammenbaus abhängig.
Weiterhin ist eine Maschine mit geneigten Kolbenachsen bekannt. Ihre Zylindertrommel wird von einer »biegeweichen Welle« angetrieben. Sie ist aber an zwei Stellen derart gelagert, daß sie sich nicht pendelnd einstellen und satt an den Steuerspiegel anlegen kann. Wiederum ist das dort herrschende Spiel, welches für den Wirkungsgrad der Pumpe und die Haltbarkeit der Teile wesentlich ist, von der Genauigkeit der Teile abhängig. Es wird die verhältnismäßig lange Zylindertrommel etwa in der Mitte zwischen den Lagerteilen von Querkräften getroffen und daher durchgebogen, was selbst bei genauester Herstellung ein Aufklaffen am Steuerspiegel nach sich zieht. Die Welle ist dabei offenbar nur elastisch, um Drehschwingungen zwischen der Pumpe und ihrem Antriebsmotor auszugleichen.
Bei einer ebenfalls bekanntgewordenen Maschine mit geneigten Kolbenachsen bestehen die Zylindertrommeln und die Antriebswelle aus einem Stück. Diese Einheit liegt in zwei Lagerstellen. Durch diese Doppellagerung und die starre Ausbildung der Einheit treten die bereits obengenannten Nachteile noch in verstärktem Maße ein.
Eine bekannte Maschine mit parallelen oder nahezu achsparallelen angeordneten Zylindern ist derart ausgelegt, daß an ihrer Zylindertrommel keine wesentlichen Radialkräfte auftreten, weshalb man diese mit verhältnismäßig einfachen Mitteln (Reibringdämpfung) beherrschen kann. Dabei treten aber bei dieser Maschine große Radialkräfte an der Triebscheibe auf, die eine aufwendige Lagerung notwendig machen (Axial- und Radiallager).
Eine Abwandlung dieser Maschine hat eine durchgehende Welle. Diese ist jedoch nicht biegeweich, da sie auch als Radialführung dienen muß. Da sie außerdem die Zylindertrommel durchdringt, wird der Steuerspiegel groß. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Axialkolbenpumpe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einfach im Aufbau ist, einen guten Wirkungsgrad aufweist, in ihren Abmessungen verhältnismäßig klein geJalten werden kann und somit die Nachteile der bekannten Bauarten vermeidet.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß auch die Längsachsen der mit ihren Köpfen in bekannter Weise an einer Schiefscheibe anliegenden Kolben in ebenfalls bekannter Weise zumindest annähernd auf dem Kegelmantel der Steueröffnungen liegen und die Antriebswelle in gleichfalls bekannter Weise seitenführungskräftefrei mit der Zylindertrommel gekuppelt ist.
Bei einer Pumpe mit diesen Merkmalen kann die radiale Lagerung nach sonstigen wichtigen Gesichtspunkten ausgelegt werden, z. B. in gleicher Höhe liegen wie der Schnittpunkt der Pumpenachse mit der Ebene, in der die Krümmungsmittelpunkte der auf der Schiefscheibe abgestützten Kolbenenden liegen. Außerdem kann der Steuerspiegel kleiner gehalten werden, die Laufbahn der Kolbenenden aber eine ausreichende Größe behalten, so daß das Triebwerk kräftig ausgeführt werden kann. Ein radiales Lager unmittelbar an dem gekrümmten Steuerspiegel ist überflüssig. So wird Antriebsenergie gespart und eine kleinere, vielseitiger brauchbare Bauart gewonnen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Sie zeigt in F i g. 1 einen Längsschnitt, in F i g. 2 eine Ansicht des Steuerspiegels.
Ein Gehäuse 1 ist durch eine Bodenplatte 2 und einen Deckel 3 abgeschlossen. Der nach innen gekehrte Mittelteil der Bodenplatte ist zu einem Steuerspiegel 4 ausgebildet, zu dessen Schlitzen 5 und 6 eine Zuleitung 7 und eine Ableitung 8 führen. Die Bodenplatte ist mit Schrauben 9 an dem Gehäuse befestigt.
In dem mit Schrauben 10 befestigten Deckel 3 ist ein Radiallager 11 angebracht, das ein Ende einer von außen kommenden Antriebswelle 12 aufnimmt.
Der Steuerspiegel 4 hat die Form einer Kugelkappe; ihr Krümmungsmittelpunkt ist mit 13 bezeichnet. Auf dem Steuerspiegel 4 ist mit einer dazu passenden Fläche 14 eine Zylindertrommel 15 abgestützt, die an ihrem vom Steuerspiegel entfernten Ende mit Hilfe eines Rollenlagers 16 in dem Gehäuse 1 drehbar gehalten wird. Sie enthält eine Anzahl von Zylindern 17, in denen passende Kolben 18 dichtend geführt sind. Druckfedern 19 suchen die Kolben in eine äußere Endstellung zu schieben. Die Achsen 20 der Zylinder 17 gehen durch den Krümmungsmittelpunkt 13 des Steuerspiegels 4. Sie durchstoßen den Steuerspiegel 4 auf einem Kreis 21 (F i g. 2), auf dem auch die Flächenschwerpunkte 22 und 23 der Schlitze 5 und 6 liegen, und stehen senkrecht auf dem Steuerspiegel 4. Die Zylinder 17 sind mit der Fläche 14 durch gleichachsige Steueröffnungen verbunden.
Auf dem Deckel 3 stützt sich ein Körper 25 ab, dessen einwärts gerichtete Stirnseite eine schiefe Fläche 26 bildet. Auf dieser läuft ein Axialdrucklager 27, dessen Rollen 28 in radialer Richtung von einem Käfig 29 gehalten werden, der an einer in den Körper 25 eingesetzten Hülse 30 zentriert ist.
Auf das Axialdrucklager 27 stützt sich eine Druckscheibe 31 ab, die in der Mitte eine kegelige öffnung 32 hat und an ihrer einwärts gerichteten Seite mit kugeligen Näpfen 33 versehen ist. In diesen Näpfen stützen sich die als Kugelkappen 34 ausgebildeten Enden der Kolben 18 ab. Der Krümmungshalbmesser 35 dieser Kugelkappen 34 ist etwas kleiner als der Krümmungshalbmesser36 derNäpfe 33. Die Antriebswelle 12 ist mit der Zylindertrommel 15 durch eine Welle 37 verbunden, die mit Hilfe von Keilnutenpaarungen 38, 39 die Zylindertrommel 15 verschiebbar, aber nicht verdrehbar mitnimmt. Sie durchdringt den Körper 25 längs einer Aussparung 40.
Wenn die Zylindertrommel von der Antriebswelle 12 aus angetrieben wird, saugt jeder Kolben 18 während nahezu einer halben Umdrehung Flüssigkeit in seinen Zylinder 17. Er bleibt dabei unter dem Einfluß seiner Feder 19 an der Druckscheibe 31 angelegt. Beim Druckhub wird er durch diese Druckscheibe in den Zylinder hineingepreßt und schiebt dabei die Flüssigkeit unter Förderdruck aus.
Die Zylindertrommel 15 ist dabei durch den kugeligen Steuerspiegel 4 und das Rollenlager 16 eindeutig geführt und in ihrer Lage gehalten. Die Welle 37 ist nur so stark, daß sie das notwendige Drehmoment übertragen kann, Biegebeanspruchungen jedoch nachgibt, die radiale Lage der Zylindertrommel 15 also nicht beeinflußt. Dadurch ist deren Abstützung statisch bestimmt.
Die vor allem beim Förderhub auftretenden radialen Komponenten der Kolbenkräfte werden von dem Rollenlager 16 aufgenommen. Der im Auslaßschlitz 6 auftretenden, auf die Fläche 14 der Zylindertrommel einwirkenden Druckkraft, die in dem Flächenschwerpunkt 23 angreifend gedacht werden kann, wirkt gleichachsig die vom Kolben aufgebrachte Druckkraft entgegen. Diese axiale Kraft wird daher aufgefangen, ohne daß ein Moment auf der Zylindertrommel entsteht.
Durch diese Anordnung werden die radialen und Längskomponenten auf dem kürzesten Wege unmittelbar an dem kräftigen Gehäuse abgestützt; die Pumpenteile sind einfach, die Antriebsteile von Biegekräften entlastet, und die Pumpe hat daher eine lange Lebensdauer.

Claims

Patentansprüche: 1. Axialkolbenpumpe mit auf einem kugeligen Steuerspiegel umlaufender Zylindertrommel, die an ihrem antriebsseitigen Außenende im Pumpengehäuse quer gelagert ist und bei der die Längsachsen der Steueröffnungen der Zylinder auf dem Mantel eines Kegels liegen, dessen Spitze der Mittelpunkt der Steuerspiegelkugel ist, d a -durch gekennzeichnet, daß auch die Längsachsen (20) der mit ihren Köpfen (34) in bekannter Weise an einer Schiefscheibe (26) anliegenden Kolben (18) in ebenfalls bekannter Weise zumindest annähernd auf dem Kegelmantel der Steueröffnungen (24) liegen und die Antriebswelle (37) in gleichfalls bekannter Weise seitenführungskräftefrei mit der Zylindertrommel (15) gekuppelt ist.
2. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (37) in einem gehäusefesten Teil (3) der Pumpe fliegend gelagert und mit der Zylindertrommel (15) in bekannter Weise längsverschiebbar, aber nicht verdrehbar verbunden ist.
3. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (20) der Zylinder (17) den Steuerspiegel (4) auf einem Kreis (21) um die Drehachse der Zylindertrommel durchdringen, der durch die Flächenschwerpunkte (22, 23) der Steuerschlitze (5, 6) geht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 910 239, 886 835, 940199; deutsche Auslegeschrift Nr. 1032 098; schweizerische Patentschrift Nr. 334 059; britische Patentschriften Nr. 580177, 580 593; USA.-Patentschrift Nr. 2 901979.