DE2616192A1 - ECCENTRIC HYDRAULIC PUMP - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft Kolben-Hydraulikpumpen mit einem oder mehreren, über einen Exzenter hin- und herbewegten Kolben.The invention relates to piston hydraulic pumps with one or more reciprocating movements via an eccentric Pistons.
Aus der FR-PS 1 487 395 ist eine Hydraulikpumpe dieses Typs mit einem einzelnen, von einem sphärischen Exzenter hin- und herbewegten Kolben bekannt, bei der die Flüssigkeit über einen in den Exzenter eingefrästen Schlitz in das Innere des Kolbens eintritt und die Verbindung zwischen dem sphärischen Kopf des Kolbens und dem sphärischen Exzenter durch einen doppelt-kegeligen Gleitschuh hergestellt ist, der bei jeder Umdrehung den genannten Schlitz übergreift.From FR-PS 1 487 395 is a hydraulic pump of this type with a single back and forth from a spherical eccentric known moving piston, in which the liquid through a milled in the eccentric slot into the interior of the piston and the connection between the spherical head of the piston and the spherical eccentric is made by a double-conical sliding shoe which overlaps the mentioned slot with each revolution.
Bei den Pumpen dieses Typs wurde festgestellt, daß eine Tendenz zur Ausbildung von Markierungen am doppelt-kegeligen Gleitschuh besteht und daß dieser Gleitschuh vor allem dazu neigt, sich schneller abzunutzen als die Gleitschuhe, die bei den Pumpen mit Schrägscheibe die gleiche Aufgabe erfüllen. Diese Abnutzung und diese Markierungen rufen ein AbsinkenPumps of this type have been found to have a tendency to form marks on the double-tapered There is sliding shoe and that this sliding shoe especially tends to wear out faster than the sliding shoes that perform the same task for pumps with a swashplate. This wear and tear and these markings call for a subsidence
60984/,/ O 37660984 /, / O 376
/2/ 2
28161922816192
- 2 - 47 836- 2 - 47 836
der Leistung der Pumpe und bei hohem Druck Festfressen hervor, die zu einer raschen Zerstörung führen.the performance of the pump and seizure at high pressure, which lead to rapid destruction.
Diese unterschiedliche Abnutzung rührt daher, daß bei einer Pumpe mit Schrägscheibe die Gleitschuhe mit einer ständigen, langsamen Drehbewegung um sich selbst angetrieben sind, was bei der Exzenter-Pumpe des oben beschriebenen Typs nicht zutrifft.This different wear is due to the fact that in a pump with a swash plate, the sliding blocks with a constant, slow rotary motion around themselves, which is not the case with the eccentric pump of the type described above applies.
Gegenstand der Erfindung ist eine Pumpe mit sphärischem Exzenter, bei der die Achse des oder der Kolben gegenüber dem Zentrum der Kugel versetzt ist. Da auf diese Weise die verschiedenen Berührungspunkte zwischen der Kugel und dem Gleitschuh mit verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten angetrieben sind, wird sich der Gleitschuh um sich selbst drehen. Daraus ergibt sich, daß jeder Punkt an den Berührungskreisen zwischen der Kugel des Exzenters und dem Kegel der Gleitschuhe die ganze entsprechende Berührungsfläche überstreichen wird. Statt einer Abnutzung findet dann eine Selbstanpassung der sich berührenden Flächen statt, was zu einer sehr guten Stabilität des Flüssigkeitsfilms führt, der auch bei hohen Drücken zwischen den aneinander reibenden Bauteilen weiterbestehen bleibt.The invention relates to a pump with a spherical eccentric, in which the axis of the piston or pistons relative to the Center of the sphere is offset. Because in this way the various points of contact between the ball and the sliding block are driven with different peripheral speeds, the sliding shoe will rotate on itself. From it it follows that every point on the contact circles between the ball of the eccentric and the cone of the sliding blocks will sweep over the entire corresponding contact surface. Instead of wear and tear, the contacting surfaces instead, which leads to a very good stability of the liquid film, even at high pressures remains between the components rubbing against each other.
Einweiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, die Versorgung der Kolben mit Flüssigkeit dadurch zu verbessern, daß die durch die Drehbewegung der den Exzenter tragenden Welle hervorgerufene Schleuderwirkung ausgenutzt wird.Another advantage of the invention is to improve the supply of the piston with liquid in that the centrifugal effect caused by the rotary movement of the shaft carrying the eccentric is used.
Aus der US-PS 2 394 285 ist bereits eine Pumpe mit zylindrischem Exzenter bekannt, deren Hohlwelle als Speiseleitung der Pumpe dient, wobei die Flüssigkeit mit den Kolben über Kanäle in Verbindung steht, die durch den Exzenter hindurch senkrecht zur Achse der Welle gebohrt sind.From US Pat. No. 2,394,285 a pump with a cylindrical eccentric is already known, the hollow shaft of which is used as the feed line for the pump serves, wherein the liquid is in communication with the piston via channels which are perpendicular through the eccentric are drilled to the axis of the shaft.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt:The invention is described below with reference to schematic drawings several embodiments explained with further details. It shows:
609844/0376609844/0376
7 θ 1 6 ί 9 2 7 θ 1 6 ί 9 2
- 3 - 47 836- 3 - 47 836
Fig. 1 einen, axialen . Schnitt einer Einzelkorben-Pumpe nach der Erfindung,Fig. 1 an, axial. Section of a single cage pump according to the invention,
Fig. 2 eine vergrößerteFig. 2 is an enlarged
Einzelheit aus Fig. 1,Detail from Fig. 1,
Fig. 3 den Schnitt A-A in Fig. 1 durch die Pumpenwelle,Fig. 3 shows the section A-A in Fig. 1 through the pump shaft,
Fig. 4 einen Teilschnitt ■ -. einer abgewandelten Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Pumpe,4 shows a partial section. a modified one Embodiment of the pump shown in Fig. 1,
Fig. 5 einen Teilschnitt einer zweiten abgewandelten Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Pumpe,FIG. 5 shows a partial section of a second modified embodiment of the one shown in FIG. 1 Pump,
Fig. 6 einen axialen Schnitt einer Mehrkolben-Pumpe nach der Erfindung und6 shows an axial section of a multi-piston pump according to the invention and
Fig. 7 eine Teilansicht von vorn der in Fig. 6 dargestellten Pumpe.FIG. 7 is a partial front view of the pump shown in FIG. 6.
Die in Fig. 1 dargestellte Pumpe weist ein Pumpengehäuse 1 mit zwei Gleit- oder Wälzlagern 2 auf, in denen eine Antriebswelle 3 drehbar gelagert ist, welche einen von einem Kugelabschnitt gebildeten Exzenter 4 trägt.The pump shown in Fig. 1 has a pump housing 1 with two plain or roller bearings 2 in which a drive shaft 3 is rotatably mounted, which one of a spherical section formed eccentric 4 carries.
In das Material dieses Kugelabschnittes ist eine Kammer 5 eingearbeitet.A chamber 5 is incorporated into the material of this spherical section.
In Fig. 1 und 3 ist zu erkennen, daß die Kammer 5 von zwei Wänden 5a und 5b begrenzt ist, die die beiden Seiten eines Zweiflachs bilden, dessen Scheitel 5c nach einem zur Achse der Antriebswelle 3 zentrierten Zylinderabschnitt gerundet ist.In Fig. 1 and 3 it can be seen that the chamber 5 is bounded by two walls 5a and 5b, which are the two sides of one Form two-flats, the apex 5c of which is rounded according to a cylinder section centered on the axis of the drive shaft 3 is.
Eine Hälfte 3a der Antriebswelle 3 ist hohl und ihre innere Axialbohrung 6 steht mit der KammerOne half 3a of the drive shaft 3 is hollow and its inner axial bore 6 is with the chamber
in Verbindung, die auf der Kugelfläche des Exzenters 4 ein Fenster 7 ausschneidet.in connection, which cuts out a window 7 on the spherical surface of the eccentric 4.
fi Π is V. U L I π 3 7 Hfi Π is V. ULI π 3 7 H
- 4 - 47 836- 4 - 47 836
Andererseits ist die Öffnung der Axialbohrung 6 vor einer gleichachsigen, in das Pumpengehäuse 1 eingearbeitete Öffnung 8 angeordnet.On the other hand, the opening of the axial bore 6 is in front of an equiaxed opening machined into the pump housing 1 8 arranged.
Auf der Höhe des Exzenters 4 ist am Pumpengehäuse 1 ein Zylinderblock 10 befestigt, der eine zylindrische Bohrung 11 hat, in deren Innerni ein von einer Feder 12 vorgespannter Kolben 13 verschiebbar ist. Hinter der zylindrischen Bohrung 11 ist eine Rückschlagklappe 15 angeordnet, welche die Verbindung zwischen der zylindrischen Bohrung 11 und einer Auslaßöffnung 16 steuert.At the level of the eccentric 4, a cylinder block 10 is attached to the pump housing 1 and has a cylindrical bore 11 has, in the interior of which a spring 12 is biased Piston 13 is displaceable. Behind the cylindrical bore 11, a non-return valve 15 is arranged, which the connection between the cylindrical bore 11 and an outlet port 16 controls.
Zwischen dem sphärischen Kopf 13a des Kolbens 13 und der Kugelfläche des Exzenters 4 ist ein doppelt-kegeliger Gleitschuh 9 angeordnet.Between the spherical head 13a of the piston 13 and the spherical surface of the eccentric 4 there is a double-conical head Slide shoe 9 arranged.
Bei sich drehender Antriebswelle 3 drängt der Exzenter 4 dem Kolben 13 eine Hin- und Herbewegung auf, durch die die Flüssigkeit angesaugt und ausgestoßen wird. Die Ansaugung erfolgt durch die Öffnung 8, die Axialbohrung 6, die Kammer 5, durch den Gleitschuh 9 hindurch, und zwar in dem Augenblick, wo dieser das Fenster 7 übergreift, bis ins Innere der zylindrischen Bohrung 11. Der Ausstoß erfolgt über die Rückschlagklappe 15.When the drive shaft 3 rotates, the eccentric 4 urges the piston 13 to move back and forth through which the Liquid is sucked in and expelled. The suction takes place through the opening 8, the axial bore 6, the chamber 5, through the sliding shoe 9 through, at the moment when it overlaps the window 7, to the inside of the cylindrical bore 11. The discharge takes place via the non-return valve 15.
Da die geometrische Achse der zylindrischen Bohrung 11 und damit des Kolbens 13 gegenüber der Mittelebene der Kugel versetzt ist und zur geometrischen Achse der Antriebswelle 3 senkrecht verläuft, ist der Gleitschuh 9 an der Kugelfläche des Exzenters 4 schräg aufgesetzt.Since the geometric axis of the cylindrical bore 11 and thus of the piston 13 relative to the center plane of the ball is offset and runs perpendicular to the geometric axis of the drive shaft 3, the slide shoe 9 is on the spherical surface of the eccentric 4 placed at an angle.
Daraus ergibt sich, wie in Fig. 2 zu erkennen, daß die Punkte 4a auf der Kugel des Exzenters 4? welche die Punkte 9a an der kegeligen Unterseite des Gleitschuhes 9 berühren, mit einer größeren Umfangsgeschwindigkeit angetrieben sind als die Berührungspunkte 4b und 9b, was eine ständige Drehung des Gleitschuhes 9 um sich selbst hervorruft. Diese DrehungFrom this it follows, as can be seen in FIG. 2, that the points 4a on the ball of the eccentric 4 ? which touch the points 9a on the conical underside of the sliding shoe 9 are driven at a greater circumferential speed than the contact points 4b and 9b, which causes a constant rotation of the sliding shoe 9 about itself. This twist
Η η μ ■>* L L / Π 3 7 BΗ η μ ■> * LL / Π 3 7 B
Z b Ί b '! y Z - 5 - 47 836Z b Ί b '! Y Z - 5 - 47 836
ist wesentlich., damit die Preßerscheinungen an den sich bewegenden Bauteilen verhütet werden.is essential. So that the press phenomena on themselves moving components are prevented.
Bei der in Pig. 4 dargestellten abgewandelten Ausführungsform ist der Versatz d zwischen der geometrischen Achse des Kolbens 13 und der Mittelebene der Kugel des Exzenters 4 so gewählt, daß die Punkte 9a an der kegeligen Unterseite des Gleitschuhes 9 die Kugel des Exzenters 4 an der genannten Mittelebene berühren, was zu einem großen Unterschied zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten der Berührungszonen 9a-4a und 9b-4b und damit zu einer großen Drehgeschwindigkeit des Gleitschuhes 9 um sich selbst führt, wobei eine zu große Schrägstellung des Gleitschuhes 9 vermieden ist.In Pig. 4 shown modified embodiment, the offset d between the geometric axis of the piston 13 and the central plane of the ball of the eccentric 4 is chosen so that the points 9a on the conical underside of the sliding shoe 9 touch the ball of the eccentric 4 on the said central plane, which leads to a large difference between the circumferential speeds of the contact zones 9a-4a and 9b-4b and thus leads to a high rotational speed of the sliding shoe 9 about itself, with excessive inclination of the sliding shoe 9 being avoided.
Um die Drehung des Gleitschuhes 9 um seine Achse zu begünstigen, ohne das Flüssigkeitseinlaßloch in den Kolben 13 verkleinern zu müssen, und um eine Pendelbewegung des Gleitschuhes 9 an der Oberfläche des sphärischen Exzenters 4 hervorzurufen, ist es von Vorteil, wenn, wie in Fig. 5 dargestellt, die geometrische Achse des Kolbens 13 gegen eine zur geometrischen Achse der Antriebswelle 3 senkrechte Ebene geneigt ist, beispielsweise gegen die in Fig. 4 und 5 mit strichpunktierten Linien gezeichnete Mittelebene.In order to favor the rotation of the sliding shoe 9 about its axis without reducing the size of the liquid inlet hole in the piston 13 to have to, and to cause a pendulum movement of the sliding shoe 9 on the surface of the spherical eccentric 4 is it is advantageous if, as shown in FIG. 5, the geometrical axis of the piston 13 against a relative to the geometrical axis of the drive shaft 3 is inclined perpendicular plane, for example against that in Fig. 4 and 5 with dot-dash lines drawn center plane.
Diese Pendelbewegung des Gleitschuhes 9» die sich dessen Drehung um die eigene Achse überlagert, begünstigt außerdem die Stabilität des Flüssigkeitsfilms und die Selbstanpassung der sich berührenden Flächen.This pendulum movement of the sliding shoe 9 », which is superimposed on its rotation about its own axis, is also beneficial the stability of the liquid film and the self-adaptation of the contacting surfaces.
In diesem Falle muß, wie in Fig. 5 dargestellt, die Mittelebene der Kammer 5 leicht schräggestellt sein.In this case, as shown in FIG. 5, the central plane the chamber 5 be slightly inclined.
Diese Pendelbewegung äußert sich in einer seitlichen Verlagerung des Gleitschuhes 9 auf der Oberfläche des sphärischen Exzenters 4, und es ist von Vorteil, wenn der Versatz der Achse des Kolbens 13» ihre Neigung und die Abmessungen des Gleitschuhes 9 so gewählt sind, daß im oberen Totpunkt desThis pendulum movement is expressed in a lateral displacement of the sliding shoe 9 on the surface of the spherical Eccentric 4, and it is advantageous if the offset of the axis of the piston 13 »their inclination and the dimensions of the Slide shoe 9 are chosen so that in the top dead center of the
/6 609844/0376/ 6 609844/0376
I bib - b - 47 836 I bib - b - 47 836
Kolbens 13 der höchstgelegene Punkt 9a der Berührungszone zwischen dem Gleitschuh 9 und der Kugel auf der zur geometrischen Achse der Antriebswelle 3 senkrechten Mittelebene der Kugel liegt.Piston 13 is the highest point 9a of the contact zone between the sliding shoe 9 and the ball on the central plane perpendicular to the geometric axis of the drive shaft 3 the ball lies.
Aufgrund der schrägen Anordnung des doppelt-kegeligen Gleitschuhes 9 ist die vom Kolben 13 während der Phase des Flüssigkeitsausstoßes auf den Exzenter 4 ausgeübte Axialkraft schräg gerichtet und hat somit eine axiale Komponente.Due to the inclined arrangement of the double-conical sliding shoe 9 is that of piston 13 during the liquid ejection phase Axial force exerted on the eccentric 4 is directed obliquely and thus has an axial component.
Diese axiale Komponente kann von einem Axialdrucklager 14 (Pig. 1) aufgenommen werden« Bevorzugt wird jedoch ein Kegelrollenlager 18 (Pig. 5), das, wie in der französischen Patentanmeldung 74.21247 beschrieben, eine Pumpwirkung durch Zentrifugieren hat. Diese auf das Kegelrollenlager 18 zurückgehende Zentrifugier- oder Schieuderwirkung addiert sich zur Pumpwirkung durch Zentrifugieren, die dadurch hervorgerufen wird, daß die Flüssigkeit durch die Kammer 5 eintritt.This axial component can be taken up by a thrust bearing 14 (Pig. 1). However, a Tapered roller bearing 18 (Pig. 5), which, as described in French patent application 74.21247, has a pumping action Has centrifugation. This centrifuging or spinning effect, which goes back to the tapered roller bearing 18, is added for the pumping action by centrifugation, which is caused by the fact that the liquid enters through the chamber 5.
Das Reiben der kegeligen Unterseite des Gleitschuhes 9 an der Kugelfläche des Exzenters 4 führt eine Selbstanpassung der kegeligen an die sphärische Fläche herbei. Um diese Erscheinung und die sich daraus ergebenden Veränderungen der Tragfläche zu begrenzen, ist es von Vorteil, wenn der Gleitschuh 9 in der in Fig. 2 dargestellten Weise bearbeitet ist, d.h., wenn die kegelige Fläche auf einen Bereich beschränkt ist, der zwischen zwei zylindrischen Fänden mit bestimmten Radien liegt.The rubbing of the conical underside of the sliding shoe 9 on the spherical surface of the eccentric 4 leads to a self-adjustment the conical to the spherical surface. To this appearance and the resulting changes in the To limit the wing, it is advantageous if the sliding shoe 9 is machined in the manner shown in Fig. 2, i.e., if the conical surface is restricted to an area between two cylindrical edges with certain Radii lies.
Um diese Selbstanpassung zu erleichtern und die Einlaufzeit zu begrenzen, kann es von Vorteil sein, den unteren Teil des Gleitschuhes so zu bearbeiten, daß dieser Teil nicht mehr ein Kegel, sondern ein Kugelabschnitt ist, dessen Radius demjenigen der Kugel des Exzenters 4 so nahe wie möglich kommt.To facilitate this self-adjustment and the break-in period To limit, it can be advantageous to edit the lower part of the sliding block so that this part no longer has a Cone, but a spherical segment, the radius of which comes as close as possible to that of the ball of the eccentric 4.
In diesem Falle berührt der Gleitschuh die Kugel nicht mehr an einer Kreislinie, sondern an einer Kugelfläche,tnd dieIn this case, the sliding shoe no longer touches the ball on a circular line, but on a spherical surface
/7 609844/0376/ 7 609844/0376
- 7 - 47 836- 7 - 47 836
Mittelebene muß nicht mehr vom Berührungskreis zwischen dem Kegel und der Kugel, sondern etwa vom Mittelkreis der sphärischen Berührungsfläche zwischen dem Gleitschuh und der Kugel ■berührt werden.The middle plane no longer has to be from the contact circle between the Cone and the ball, but approximately from the center circle of the spherical contact surface between the sliding block and the ball ■ be touched.
Durch Anwendung der oben beschriebenen Mittel läßt sich eine Pumpe mit einer Vielzahl von Exzentern ausbilden, die je eine Vielzahl von Kolben antreiben.By using the means described above, a pump can be formed with a plurality of eccentrics that each drive a large number of pistons.
Bei der in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform trägt die Antriebswelle 3 drei Exzenter, von denen jeder vier im Winkelabstand von 90 angeordnete Kolben antreibt.In the embodiment shown in Figs. 6 and 7 carries the drive shaft 3 three eccentrics, each of which drives four pistons arranged at an angular distance of 90.
Bei dieser Pumpe handelt es sich um eine Pumpe mit getrennten Auslässen, und zu diesem Zweck sind die Kolben in Dreiergruppen zusammengefaßt, d.h., die von je einem sphärischen Exzenter 4-j» 42 bzw. Α? angetriebenen Kolben 13-j» 132 un<a· 13^ sind untereinander und mit einer gemeinsamen Auslaßöffnung 16 verbunden, während die ebenfalls je von einem der sphärischen Exzenter 4.,, 42 und 4? angetriebenen Kolben 13* -j» 13'ο und 131T untereinander und mit einer Auslaßöffnung 16' verbunden sind.This pump is a pump with separate outlets, and for this purpose the pistons are grouped into groups of three, that is, those of a spherical eccentric 4-j »4 2 or Α? driven pistons 13-j »13 2 un <a · 13 ^ are connected to one another and to a common outlet port 16, while each of the spherical eccentrics 4. ,, 4 2 and 4? driven piston 13 * -j »13'ο and 13 1 T are connected to one another and to an outlet port 16 '.
Es leuchtet ein, daß die Exzenter- und die Kolbenzahl nach Bedarf veränderbar sind. Es ist jedoch von Vorteil, wenn mit einem einzelnen gemeinsamen Auslaß nicht die von ein und demselben Exzenter angetriebenen Kolben, sondern diejenigen Kolben zusammengefaßt werden, die bei den verschiedenen Exzentern dieselbe Stellung einnehmen.It is clear that the number of eccentrics and pistons can be changed as required. However, it is an advantage if with a single common outlet not the pistons driven by one and the same eccentric, but those Pistons are combined, which occupy the same position in the various eccentrics.
Andererseits wird, wie allgemein bekannt, aus Gründen einer regelmäßigen Leistung bevorzugt, daß ein und demselben Auslaß 16, 16', 16" und dem nicht gezeichneten Auslaß 16* " eine ungerade Zahl von Kolben und damit eine ungerade Zahl von Exzentern zugeordnet ist. Es leuchtet weiterhin ein, daß bei gegenüberliegender Anordnung der Kolben 13 ein Ausgleich der auf die Antriebswelle 3 wirkenden radialen Kräfte erreicht wird.On the other hand, as is well known, for reasons of regular performance it is preferred that one and the same outlet 16, 16 ', 16 "and the not shown outlet 16 *" an odd number of pistons and thus an odd number of eccentrics is assigned. It still makes sense that when the pistons 13 are arranged opposite one another, the radial forces acting on the drive shaft 3 are balanced is achieved.
/Ansprüche H (j I: - A r, / D'.i'H) / Claims H (j I: - A r, / D'.i'H)
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