DE2333486A1

DE2333486A1 - Kolbenpumpe oder motor mit einem umlaufenden zylinder

Info

Publication number: DE2333486A1
Application number: DE19732333486
Authority: DE
Inventors: Roger John Nelson
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 1972-07-06
Filing date: 1973-06-30
Publication date: 1974-01-24
Also published as: ES416608A1; ZA734594B; AR198672A1; AU4953472A; AU452874B2; CA992392A; US3924516A; GB1439691A; FR2192618A5

Description

( Case No. 10102 ) DEERE & COMPANY

Kolbenpumpe oder Motor mit einem umlaufenden Zylinder

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe oder Motor mit einem umlaufenden Zylinder und mehreren hin- und hergehenden Kolben.

Es sind bereits eine Vielzahl von Radial-KoIbenpumpen bekanntgeworden, die sich grundsätzlich in drei verschiedene Gattungen einordnen lassen. Hierbei besteht die eine Gattung radialer Kolbenpumpen aus einem Zylinderstück, das exzentrisch zu einem Führungsring angeordnet ist, der wiederum die Kolben führt, die auf der ZyIinderoberflache abrollen, sodaß bei einer Umdrehung die Kolben einen Hub ausführen können. Die weitere bekanntgewordene Gattung von Radial-KoIbenpumpen weist einen unrund ausgebildeten Führungsring auf, der seinerseits wiederum koaxial zu dem Zylinder angeordnet ist. Diese Kolbenpumpen lassen bereits zwei Hübe pro Umdrehung zu. Die dritte Gattung der Radial-Kolbenpumpen weist einen kreisförmigen Führungsring auf, der koaxial zu dem Zylinder angeordnet ist und eine Vielzahl von Nockenbuckeln hat, gegen die die Enden der Kolben anliegen, und zwar derart, daß pro Umdrehung mehrere

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Hübe ausgeführt werden können. Das heißt, bei diesen bekannten Pumpen ist die Kapazität auf- die Anzahl der

Nockenbuckel beschränkt. Hierbei sind gewöhnlich, um die Reibung zu verringern,_% am Ende der Kolben Rollen vorgesehen, die auf dem Führungsring ablaufen, wobei jedoch infolge der konkaven und konvexen Oberflächen des FUhrungsringes, insbesondere beim Überfahren der Nockenbuckelspitzen, äußerst hohe Belastungen auftreten können. Gleichfalls macht sich das zusätzliche Gewicht der Rollen, die bei diesen bekannten Pumpen mit den Kolben hin- und hergehen,nachteilig bemerkbar, da sie zur Vibration der Pumpe oder des Motors beitragen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, insbesonders die Belastungsspitzen und auf-

tretende Vibration abzubauen. Diese Aufgabe ist nach

der Erfindung dadurch gelöst worden, daß der Zylinder die Kalben mit ihren äußeren Enden über den Zylinderumfang überstehend in Zylinderbohrungen aufnimmt, wobei jeweils eine Rolle exzentrisch mit dem überstehenden Ende eines jeden Kolbens verbunden ist und an einem Führungsglied abrollt. Auf diese Weise erhält man durch

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die exzentrische Anordnung der Rollen am Kolben pro Umdrehung einer Rolle.eine Hubbewegung, sodaß auf die sonst üblichen Nockenbuckel verzichtet werden kann. Im übrigen wird die Hin- u»d Herbewegung jetzt nur noch durch die Kolben ausgeführt, sodaß die Tendenz zur Vibration weiter vermindert wurde. Ferner werden dadurch, daß nunmehr die Rollen nicht mehr an den Nockenbuckel ablaufen müssen, die Belastungsspitzen abgebaut, sodaß im ganzen gesehen eine in ihrem Aufbau einfache Kolbenpumpe oder Motor geschaffen ist, der infolge seiner wenigen sich bewegenden Bauteile eine kompakte Bauweise zuläßt. Diese kann nach einem weiteren»Merkmal der Erfindung noch kompakter gestaltet werden, dadurch, daß das Führungsglied Teil des Pumpengehäuses ist.

Um einen positiven Antrieb der Rollen in einfacher Weise erreichen zu können, weist die Oberfläche einer jeden Rolle einen glatten Teil und einen solchen mit Zahnprofil auf, die an einem glatten Stützring bzw. gegen ein Hohlrad mit Innenverzahnung, die den Führungsring bilden, abrollt. Auf diese Weise können die glatt ausgebildeten Teile die durch die Kolben hervorgerufenen Stützlasten leicht aufnehmen.

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Um die Pumpenleistung noch weiter zu erhöhen, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß der Führungsring mehrere Stützringe und Hohlräder aufweist, die mit mit Bezug auf die Zylinderdrehachse axial ausgerichteten, umfangsmäßig mit gegenseitigem Abstand angeordneten Reihen von Kolben zusammenwirken. Um eine ausgewuchtete Pumpe zu erhalten, ist zweckmäßig je eine Rolle beiderseits des entsprechenden Kolbens exzentrisch am Kolben angeordnet.

Damit die Anzahl der Bauteile noch kleiner gehalten werden kann, sind die glatten Teile der Rollen zweckmäßig den Kolben zugewandt und rollen an einem einzi-. gen Stützring ab, während nebeneinanderliegende Zahn-

profiie mit einem Hohlrad in Eingriff sind.

In der Zeichnung ist ein nachfolgend näher erläutertes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 ein Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kolbenpumpe

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie2:2 in Fig. 1

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In der Zeichnung ist mit 10 die erfindungsgemäße Radial-Kolbenpumpe bezeichnet, deren .Gehäuse sich gegenüberliegende Seitenplatten 12 und"14 und eine im wesentlichen kreisförmige Mantelwand aufweist, die im einzelnen aus geschichteten Hohlrädern 16 mit Innenverzahnung und Stützringen 18 besteht, die zwischen den Seitenplatten 12 und 14 eingespannt sind. In die Seitenplatten, die Hohlräder und die

Stützringe sind zueinander ausgerichtete Bohrungen zur Aufnahme von Schraubenbolzen 20 eingearbeitet, um Seitenplatten, Hohlräder und Stützringe miteinander fest und abdichtend verbinden zu können.

Eine Welle 22 ist über Lager 24 und 26 in dem Pumpengehäuse gelagert, wobei die Lager in den Seitenplatten 12 und 14 vorgesehen sind. An ihrem linksseitigen Ende erstreckt sich die Welle 22 über die Seitenplatte 14 hinaus und ist dort mit einem Flansch versehen, der zur Verbindung mit einem außerhalb der Pumpe vorgesehenen Teil dient.

Ein Zylinder 30 ist auf der Welle 22 innerhalb des Gehäuses aufgekeilt und mit auf dem Umfang gleichmäßig verteilten Reihen von im wesentlichen sich

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radial erstreckenden und nach außen offenen Zylinderbohrungen 32 versehen. Bei der dargestellten Radial-Kolbenpumpe besteht jede Reihe Zylinderbohrungen aus

zwei mit Bezug auf die Drehrichtung des Zylinders axial zueinander ausgerichteten Zylinderbohrungen, die miteinander durch eine sich axial erstreckende Bohrung 34 verbunden sind, die wiederum mit der» einen Seite des Zylinders in Verbindung steht. An dieser Seite ist ferner eine Ventilplatte 36 in dem

Pumpengehäuse, und zwar mit Bezug auf das Gehäuse stationär angeordnet, derart, daß jede der Zylinderbohrungen 32 über die Bohrung 34 mit in der Seitenplatte 12 vorgesehenen Öffnungen 38 und 40, die entweder als Einlaß oder Auslaß dienen, verbunden werden kann. Auf die Beschreibung der Arbeitsweise der Ventilplatte kann an dieser Stelle verzichtet werden, da ihre Arbeitsweise zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich ist.

In jeder der Zylinderbohrungen 32 ist ein Kolben 42, hin und her bewegbar, derart angeordnet, daß er über

den Umfang de« Zylinders hinaussteht. Jeder Kolben wiederum ist mit einer Welle 44 versehen, die parallel

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zu der Achse der Welle 22 verläuft und zwei Rollen 46 exzentrisch an den gegenüberliegenden Seiten des entsprechenden Kolbens 46 aufnehmen kann, sodaß bei Drehung der Rollen die Kolben in hin- und hergehenden Zyklen angetrieben werden. Hierbei ist jede Welle 44 durch eine Öffnung in dem überstehenden Ende des zugehörigen, Kolbens geführt und in dieser Öffnung über einen Feststellstift gehalten.

Wie ferner aus der Fig. 1 der Zeichnung hervorgeht, weist die Oberfläche einer jeden Rolle 46 einen glatten Teil 50 und einen Teil mit Zahnprofil 52 auf. Somit können die Hohlräder mit Innenverzahnung 16 und die Stützringe 18 Führungsringe für die Rollen bilden, wobei die glatten Teile von jeweils einem Paar Rollen gegen einen einzigen glatten Stützring anliegen und die Zahnprofile von nebeneinanderliegenden Rollen zweier axial nebeneinanderliegender Kolben mit einem einzigen Hohlrad in Eingriff stehen. Unter anderem bewirken die miteinander in Eingriff befindlichen Zähne an den Rollen und am Hohlrad eine Drehung der Rollen beim Relativumlauf zwischen Welle 22 und dem Gehäuse, sodaß die Kolben ihre reziproken Zyklen ausführen können, während die glatten Teile an den Rollen 46 und an den Stützringen 18 die durch die Kolben hervorgerufene Hauptlast aufnehmen können.

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Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Kolbenpumpe oder Motor dürfte für den Fachmann offensichtlich sein. Findet eine Verwendung als Pumpe statt, so wird der Flansch 28 mit einem Antrieb verbunden über den die Welle 22 antreibbaf¹ ist. Eine Drehung der Welle 22 wiederum bewirkt ein Umlaufen des Zylinders 30, wodurch wiederum die Rollen 1+6 an ihren Führungsringen, die durch die Hohlräder 16 und die Stützringe 18 gebildet sind, ablaufen. Infolge der exzentrischen Anordnung der Rollen 46 an den Kolben werden letztere beim Umlaufen in den Zylinderbohrungen 32 auf und ab bewegt. Gleichzeitig wird beim Umlauf des Zylinders 30 die Ventilplatte 36 alternativ jede der Axialbohrungen mit den Öffnungen 38 und 40 verbinden, die für ein geeignetes Medium als Ein- und Auslaß dienen. Somit wird, wenn jeder der Kolben 42 sich nach außen bewegt, die zugehörige Zylinderbohrung 32 über die Axialbohrung 34 und die Ventilplatte 36 mit dem Einlaß 38 verbunden, sodaß Flüssigkeit unter geringem Druck in die Zylinderbohrungen 32 einströmt. Sobald die Kolben 42 sich aber nach innen bewegen, werden die zugehörigen Zylinderbohrungen 32 über die Axialbohrungen 34 und die Ventilplatte 36 mit der jetzt als Auslaß dienenden Öffnung 40 verbunden, sodaß Druckflüssigkeit aus den Zylinder-

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bohrungen 32 in die Öffnung 40 gedrückt wird.

Findet die Verwendung als Motor statt, so wird Druckmedium durch eine der Öffnungen 38 oder 40 eintreten,

wodurch die Kolben 42 nach.außen gedrückt werden. Die nach außen gerichtete Bewegung der Kolben 42 wiederum bewirkt ein Umlaufen der Rollen 46, wo-' durch die Welle 42 wiederum rotieren kann. Sobald sich die Kolben 42 aber nach innen bewegen, werden „ ihre zugehörigen Zylinderbohrungen mit der anderen Öffnung verbunden, sodaß Flüssigkeit, die unter geringerem Druck steht, aus den Zylinderbohrungen 32 über die Axialbohrungen 34 austreten kann.

Wenn die Vorrichtung als Pumpe arbeitet, verlangt sie ein relativ hohes Eingangsmoment für die Welle 22 infolge der vielen reziproken Zyklen eines jeden Kolbens pro Umdrehung der Welle 22 mit Bezug auf das Gehäuse, während das Ausgangsvolumen der Pumpe relativ hoch ist. Findet die Verwendung als Motor statt, so wird man ein relativ hohes Ausgangsmoment infolge der vielen reziproken Zyklen haben, während die Umlaufgeschwindigkeit der Welle 22 relativ gering bleibt. Wegen des hohen Momentes und der geringen Ausgangsdrehzahl bei Verwendung als Motor, werden derartige hydraulische Motore gerne al« in Radnaben für selbst-

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fahrende Fahrzeuge eingebaute Antriebsmittel verwendet.

Zusätzlich dazu, daß bei einer Umdrehung der Welle 22 verschiedene rezip_roken Zyklen eines jeden Kolben erreicht werden, bietet die vorliegende Pumpe noch weitere Vorteile. Das Gesamtgewicht der hin- und hergehenden Teile kann auf ein Minimum gehalten werden, wodurch

Vibration der Gesamtvorrichtung reduziert wird. Im einzelnen führen lediglich die Kolben eine reziproke Bewegung aus, da die Rollen 46 lediglich an der einen Seite des Gehäuses ablaufen. Gleichzeitig haben sowohl die Stützringe als auch die glatten Teile 50 der Rollen konkave Oberflächen, die gegeneinander anliegen und so die Stützlast aufnehmen, wodurch die Belastung im Vergleich zu Belastungsspitzen, die bei konkaven,konvexen Oberflächenkontakt bei auf Nockenbuckeln ablaufenden Radialkolben auftreten, herabgesetzt wird.

Patentansprüche

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Claims

( Case 10102 ) DEERE & COMPANY 2333486 Patentansprüche

1./ Kolbenpumpe oder Motor mit einem umlaufenden Zylinder und mehreren hin- und hergehenden Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (30) die Kolben (42) mit ihren äußeren Enden über den Zylinderumfang überstehend in Zylinderbohrungen (32) aufnimmt, wobei jeweils eine Rolle (46) exzentrisch mit dem überstehenden Ende eines jeden Kolbens verbunden ist und an einem Führungsglied (16,18) abrollt.

2. Kolbenpumpe oder Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsglied (16,18) Teil des Pumpengehäuses ist.

3. Kolbenpumpe oder Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche einer

jeden Rolle (46) einen glatten Teil (50) und einen solchen mit Zahnprofil (52) aufweist, die an einem glatten Stützring (18) bzw. gegen ein Hohlrad (16) mit Innenverzahnung, die den Führungsring (16,18) bilden, abrollt.

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4. Kolbenpumpe oder Motor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (16,18) mehrere Stützringe (18) und Hohlräder (16) aufweist, die mit mit Bezug auf die Zylinderdrehachse axial ausgerichteten, umfangsmäßig mit gegenseitigem Abstand angeordneten Reihen von Kolben (42) zusammenwirken.

5. Kolbenpumpe oder Motor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekannzeichnet, daß je eine Rolle (46) beiderseits des entsprechenden Kolbens (42) exzentrisch am Kolben angeordnet ist.

6. Kolbenpumpe oder Motor nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die glatten Teile (50) der Rollen (46) den Kolben (42) zugewandt sind sowie an einem Stützring (18) abrollen und daß nebeneinanderliegende Zahnprofile (52) mit einem Hohlrad (16.) in Eingriff sind.

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