DE3713076A1 - Axialkolbenmaschine, insbesondere axialkolbenpumpe und/oder -motor - Google Patents
Axialkolbenmaschine, insbesondere axialkolbenpumpe und/oder -motorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine, insbesonde
re eine Axialkolbenpumpe und/oder einen Axialkolbenmotor,
und insbesondere betrifft die Erfindung eine kleine Mehrkol
benpumpe vom Taumelscheibentyp zum Pumpen von wesentlichen
Mengen an Strömungsmitteln von relativ niedriger Schmierung
bei erhöhten Drücken.
Axialkolbenpumpen und -motoren vom Taumelscheibentyp sind
auf dem Gebiet der Hydraulik an sich bekannt und werden als
die primäre Quelle von Strömungsmitteldruck für viele hy
draulisch betriebene Einrichtungen verwendet, beispielsweise
für hohe Fahrstühle, Bagger, insbesondere Tieflöffelbagger
und Trockenbagger, Erdhobel, Sortiermaschinen und verschie
dene andere Bauausrüstung und industrielle Ausrüstung. Im
allgemeinen sind solche Pumpen und Motoren große, schwerge
baute Einrichtungen, die in bzw. mit hydraulischem Strö
mungsmittel von angemessen guter Schmierfähigkeit arbeiten.
Es gibt Fälle, in denen Axialkolbenpumpen von Miniaturabmes
sungen zum Pumpen von Strömungsmitteln von verschiedenen Ar
ten und Schmierfähigkeiten wünschenswert sind, wie beispiels
weise in Steuer- bzw. Regelschaltungen, Bremskreisen u.dgl.,
wo Strömungsmittel wie Siliconöle o.dgl. verwendet werden
können. Versuche, die großen Axialkolbenpumpen für solche
Zwecke einfach im Maßstab zu verkleinern, sind aus einer
Vielzahl von Gründen heraus generell fehlgeschlagen. Ein
wichtiger Grund für den Fehlschlag ist, wie es hätte erwar
tet werden können, das Fehlen von einer adäquaten Schmierung.
Ein anderer besteht in der Schwierigkeit der Miniaturisie
rung der vielen Teile von konventionellen Axialkolbenpumpen,
wie es beispielsweise Gleitteile, Gleitteilführungen u. dgl.
sind, während Festigkeit, Leichtigkeit des Zusammenbaus und
Wirtschaftlichkeit der Reparatur und Wartung aufrechterhal
ten werden sollen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde eine kleine Multi
bzw. Mehrkolben-Axialkolbenpumpe entwickelt, welche diese
Probleme löst und welche zum Pumpen von Strömungsmitteln von
niedriger Schmierfähigkeit, wie beispielsweise Siliconölen,
bei hohem Druck und hohen Geschwindigkeiten verwendet werden
kann. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde außerdem
überraschenderweise gefunden, daß eine All- bzw. Ganzstahl
konstruktion enge Spiele zwischen den Teilen zur Minimali
sierung der Leckage von sehr dünnen Strömungsmitteln, wie
sie beispielsweise gegenwärtig als Bremsströmungsmittel ver
wendet werden, ermöglicht, während sie einen Betrieb über
einen weiten Temperaturbereich ohne Festfressen erlaubt.
Die Pumpe nach der vorliegenden Erfindung ist nicht eine
maßstablich verkleinerte Version von existierenden Axialkol
benpumpen, sondern sie ist ein vollständig neues Konzept
bei solchen Pumpen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Axialkolbenmaschine,
insbesondere eine Axialkolbenpumpe vom Taumelscheibentyp zur
Verfügung gestellt, die folgendes umfaßt: ein Gehäuse; eine
zylindrische Bohrung in dem Gehäuse; eine Kolbentrommel bzw.
-zylinderbüchse, die in der Bohrung drehbar und im Abstand
von den Bohrungswänden angeordnet ist; eine Antifriktions
lagereinrichtung, welche die Trommel bzw. Zylinderbüchse um
gibt bzw. umgreift, zwischen der Trommel bzw. Zylinderbüchse
und der Bohrung; eine Mehrzahl von Axialkolbenbohrungen in
der Trommel bzw. Zylinderbüchse, die im Abstand um die Trom
mel- bzw. Zylinderbüchsenachse herum angeordnet und an einem
Ende offen sind sowie an dem anderen Ende Strömungsmittel
kanäle durch die Trommel bzw. Zylinderbüchse haben, wobei
vorzugsweise pro Axialkolbenbohrung wenigstens ein Stromungs
mittelkanal durch die Trommel bzw. Zylinderbüchse an dem
erwähnten anderen Ende vorgesehen ist; einen Kolben in jeder
solchen Kolbenbohrung, der sich aus dem erwähnten offenen
Ende heraus erstreckt; eine Federeinrichtung auf bzw. an
jedem Kolben und dem anderen Ende der Kolbenbohrung, welche
die Kolben aus der Bohrung herausdrückt bzw. herauszudrücken
bestrebt ist; eine ortsfeste Rampentaumelscheibe in der Ge
häusebohrung unterhalb der sich erstreckenden bzw. der sich
aus dem offenen Ende der Kolbenbohrung heraus erstreckenden
Kolben; eine Antifriktionsdrucklagereinrichtung bzw. -axial
drucklagereinrichtung zwischen der Taumelscheibe und den
Kolben; eine axiale Antriebswelle auf bzw. an der Trommel
bzw. Zylinderbüchse, die sich durch ein Antifriktionslager
in einer Öffnung in dem Gehäuse gegenüber der Bohrung er
streckt und von diesem Antifriktionslager gehalten wird so
wie zum Antriebseingriff mit einer externen Antriebseinrich
tung vorgesehen ist; und eine entfernbare Kanalkappen- bzw.
-deckeleinrichtung auf dem Gehäuse über der erwähnten Boh
rung, die Einlaß- und Auslaßkanäle bzw. einen Einlaß- und
einen Auslaßkanal hat, welche mit den Strömungsmittelkanälen
in der Tronmel bzw. Zylinderbüchse in Verbindung stehen.
Vorzugsweise ist die Antifriktionslagereinrichtung zwischen
der Trommel bzw. Zylinderbüchse und der Bohrung ein Nadel
rollenlager. Die Antifriktionsdrucklagereinrichtung bzw.
-axialdrucklagereinrichtung zwischen der Taumelscheibe und
den Kolben ist vorzugsweise ein Nadelrollenlager zwischen
zwei Ringen. Das Antifriktionslager, welches die Antriebs
welle umgibt und hält, ist vorzugsweise ein Kugellager. Die
Kanalkappen- bzw. -deckeleinrichtung ist vorzugsweise durch
versetzte Schrauben an dem Gehäuse angebracht und mittels
eines O-Rings gegen das Gehäuse abgedichtet.
In der vorstehenden allgemeinen Beschreibung der vorliegen
den Erfindung wurden gewisse Ziele, Zwecke, Merkmale und Vor
teile der Erfindung beschrieben.
Diese Ziele, Zwecke, Merk
male und Vorteile sowie andere Ziele, Zwecke, Merkmale und
Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung
ersichtlich, in welcher besonders bevorzugte Ausführungsfor
men der Erfindung anhand der Figuren der Zeichnung erläutert
werden; es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenauf
rißansicht einer Axialkolbenpumpe gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Aufsicht von oben auf die Pumpe der Fig. 1;
Fig. 3 eine Aufsicht von unten auf die Pumpe der Fig. 1;
Fig. 4 eine Aufsicht von oben auf die Pumpentrommel bzw.
-zylinderbüchse der Pumpe der Fig. 1;
Fig. 5 eine Aufsicht von unten auf die Kanalkappe bzw. den
Kanaldeckel der Pumpe der Fig. 1; und
Fig. 6 einen Teilschnitt durch eine zweite Ausführungsform
eines Pumpenaufbaus gemäß der Erfindung, in welchem
ein Drucklager bzw. Axialdrucklager und Ringe vor
gesehen sind.
Es sei nun auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen, in
denen eine Pumpengehäuse 10 von generell quadratischem oder
rechteckigem Querschnitt veranschaulicht ist, in welchem
sich eine mittige zylindrische Bohrung 11 befindet, die an
einem Ende 12 zur Aufnahme einer Kolben-Zylinderbüchse 13
offen ist, die ihrerseits in einem Nadelrollenlager 14 dreh
bar gelagert ist, welches sich zwischen der Zylinderbüchse
13 und der Bohrung 11 befindet. Die Zylinderbüchse 13 ist
mit drei Kolbenbohrungen 15 versehen, welche sich axial be
züglich derselben bzw. in Axialrichtung derselben erstrecken,
zur Aufnahme von Kolben 16 an einem Ende offen sind, und je
eine mittige Bohrung 16 a haben, die eine Feder 17 trägt bzw.
enthält, welche sich gegen das obere Ende der Kolbenbohrung
15 (in Fig. 1 ist es das untere Ende) abstützt, so daß sie
den Kolben aus der Bohrung drückt bzw. mit einem aus der
Bohrung hinausgerichteten Druck beaufschlagt. Jede Kolben
bohrung 15 hat einen Kanal 18, der sich durch die Oberseite
bzw. das obere Ende des Zylinderbüchse 13 erstreckt. Die Boh
rung 11 ist im mittleren Bereich der Dicke des Gehäuses 10
im Durchmesser durch Abstufung vermindert, und zwar zum An
bringen eines Gleit- oder Rollagers 19, insbesondere eines
Kugellagers, welches die Antriebswelle 20, die sich auf bzw.
an der Zylinderbüchse 13 befindet, umgibt und trägt bzw. la
gert. Die Antriebswelle 20 erstreckt sich aus dem Gehäuse 10
heraus und ist dazu geeignet, mittels einer Kraftquelle, wie
beispielsweise mittels eines Elektromotors, angetrieben zu
werden. Zwischen dem Lager 19 und der Zylinderbüchse 13 be
findet sich eine die Antriebswelle 20 umgebende bzw. umgrei
fende, befestigte Rampen- bzw. Ansteigungs-Taumelscheibe 21,
die mittels einer Kugel 22, welche sich in einer Nut 21 a der
Rampe bzw. Ansteigung und in einer Ausnehmung 10 a des Gehäu
ses befindet, gegen Drehung gehalten wird bzw. gesichert ist.
Die einander kontaktierenden Oberflächen der Rampe bzw. An
steigung 21 und des Endes des Kolbens 16 bzw. der Kolben 16
sind vorzugsweise mit Tellurnickel versehen oder in sonsti
ger geeigneter Weise so oberflächenbehandelt und/oder be
schichtet, daß sich eine Gleitlageroberfläche ergibt. Chev
rondichtungen 23 werden um die Antriebswelle 20 mittels ei
nes Kompressionsrings 23 a an Ort und Stelle gehalten, so
daß dadurch das Lager vom Äußeren des Gehäuses 10 abgedich
tet wird.
Eine Anschluß- bzw. Kanalkappe 24 deckt das offene Ende der
Bohrung 11 ab und wird mittels Kappen- bzw. Kopfschrauben 25
an Ort und Stelle gehalten. Ein O-Ring 26 zwischen der Kanal
kappe 24 bzw. dem Kanaldeckel 24 und dem Gehäuse 10 dient
dazu, das Ende der Kappe bzw. des Aufsatzes gegenüber dem
Gehäuse 10 abzudichten, um Strömungsmittel in dem Gehäuse
selbst bei erhöhten Temperaturen zurückzuhalten. Der Einlaß
kanal 27 befindet sich in Verbindung mit einem Einlaßschlitz
29 auf bzw. an der Unterseite des mit Kanälen versehenen
Deckels 24. Der Auslaßkanal 28 befindet sich in Verbindung
mit einem Auslaßschlitz 30 auf bzw. an der Unterseite des
mit Kanälen versehenen Deckels 24. Wenn die Zylinderbüchse
13 rotiert, werden die Kolben 16 in den Kolbenbohrungen 15
hin- und herbewegt. Der zeitliche Verlauf ihrer Bewegung bei
der Rotation auf der Rampe 21 ist derart, daß sie sich in
Verbindung mit dem Einlaßschlitz 29 befinden, wenn sie um
den Maximalbetrag aus den Kolbenbohrungen herausbewegt sind,
so daß, wenn sich die Kolbenbohrungen 15 bei der Rotation
mit Strömungsmittel füllen, sich die Kolben 16 aus dem Kon
takt bzw. aus der Verbindung mit dem Einlaßschlitz heraus
und in Verbindung mit dem Auslaßschlitz bewegen, zu welcher
Zeit sie Strömungsmittel in den Auslaßkanal 28 entladen bzw.
abgeben. Das Roll- bzw. Wälzlager 14 zwischen der Zylinder
büchse 13 und dem Gehäuse 10 schaltet jedes Problem einer
Reibungserwärmung und von Verschweißerscheinungen zwischen
diesen relativ zueinander rotierenden Teilen aus. In ent
sprechender Weise schaltet die mit Tellurnickel versehene
Gleitoberfläche oder die in sonstiger Weise durch Oberflä
chenbehandlung und/oder -beschichtung als Gleitlageroberflä
che ausgebildete Oberfläche zwischen der Taumelscheibenrampe
und den Kolbenenden eine Reibungserwärmung, Abnutzung und
Verschweißerscheinungen der Teile aus. Als Ergebnis hiervon
kann die Pumpe nach der vorliegenden Erfindung bei hohen
Drücken während ausgedehnter bzw. langdauernder Zeitdauern
laufen, ohne daß eine Überhitzung oder Verschweißerscheinun
gen auftreten.
In Fig. 6 ist eine andere Form einer Antifriktionsdruckla
ger- bzw. -axialdrucklageranordnung zwischen der Taumelschei
benrampe 21′ und den Kolbenenden 16′ veranschaulicht. In die
ser Ausführungsform ist ein Nadelrollendruck- bzw. -axial
drucklager 30 zwischen Ringen 31 und 32 anstelle der mit
Tellurnickel versehenen Antifriktionsoberfläche auf der Ram
pe 21 oder den Kolben 16 oder auf der Rampe 21 und den Kol
ben 16 der Fig. 1 vorgesehen. Der Ausgleich des Aufbaus ist
derselbe.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschrie
benen und/oder dargestellten Ausführungsformen beschränkt,
sondern sie läßt sich im Rahmen des Gegenstandes der Erfin
dung, wie er in den Patentansprüchen angegeben ist, sowie im
Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens, wie er den ge
samten Unterlagen zu entnehmen ist, in vielfältiger Weise
mit Erfolg ausführen.
Es sei darauf hingewiesen, daß das erwähnte Tellurnickel be
sonders bevorzugt Melonit ist, insbesondere NiTe2 bzw.
Ni2Te3 mit vorzugsweise 76 bis 81% Te.
Claims (9)
1. Axialkolbenmaschine, insbesondere Axialkolbenpumpe
und/oder -motor, mit einem Gehäuse, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Axialkolbenmaschine weiter folgen
des umfaßt: eine zylindrische Bohrung (11) in dem Gehäuse
(10); eine Kolbenzylinderbüchse (13, 13′), die in der Bohrung
(10) drehbar ist und sich im Abstand von den Bohrungswänden
befindet; eine Antifriktionslagereinrichtung (14), welche
die Zylinderbüchse (13, 13′) umfaßt bzw. umgreift und zwi
schen der Zylinderbüchse (13, 13′) und der Bohrung (11) vor
gesehen ist; eine Mehrzahl von axialen Kolbenbohrungen (15)
in der Zylinderbüchse (13), die an einem Ende offen sind und
am anderen Ende Strömungsmittelkanäle (18) durch die Zylin
derbüchse (13) haben; einen Kolben (16, 16′) in jeder derarti
gen Kolbenbohrung (15), der sich aus dem erwähnten offenen
Ende heraus erstreckt; eine Federeinrichtung (17) zwischen
jedem Kolben (16, 16′) und dem erwähnten anderen Ende der Kol
benbohrung (15); eine ortsfeste Rampentaumelscheibe (21, 21′)
in der Gehäusebohrung (11) unterhalb der sich erstreckenden
Kolben (16); eine Antifriktionsdrucklagereinrichtung bzw.
-axialdrucklagereinrichtung (30′, 31, 32) zwischen der Taumel
scheibe (21, 21′) und den Kolben (16, 16′); eine axiale An
triebswelle (20) auf bzw. an der Zylinderbüchse (13, 13′),
die sich durch ein Antifriktionslager (19) in einer Öffnung
in dem Gehäuse (10) gegenüber der Bohrung (11) zum Antriebs
eingriff mit einer äußeren Antriebseinrichtung erstreckt;
und eine entfernbare Kanalkappeneinrichtung (24) auf dem Ge
häuse (10) über der Bohrung (11), die Einlaß- und Auslaßka
näle (27, 28) bzw. einen Einlaß- und einen Auslaßkanal (27, 28)
hat, welche mit den Strömungsmittelkanälen (18) in der Zylin
derbüchse (13, 13′) in Verbindung sind.
2. Axialkolbenmaschine, insbesondere Axialkolbenpumpe
und/oder -motor, nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Antifriktionslagereinrichtung
(14) zwischen der Zylinderbüchse (13, 13′) und der Gehäuse
bohrung (11) ein Nadelrollenlager ist.
3. Axialkolbenmaschine, insbesondere Axialkolbenpumpe
und/oder -motor, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Antifriktionslagerein
richtung (30′, 31, 32) zwischen der Taumelscheibenrampe (21′)
und den Enden der Kolben (16′) ein Paar Ringe (31, 32) ist,
die durch ein Nadelrollendrucklager bzw. -axialdrucklager
(30′) getrennt sind.
4. Axialkolbenmaschine, insbesondere Axialkolbenpumpe
und/oder -motor, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Antifriktionslagerein
richtung zwischen der Taumelscheibenrampe (21) und den Enden
der Kolben (16) eine mit Tellurnickel versehene Oberfläche
entweder auf den Kolbenenden oder der Taumelscheibenrampe
(21), die in Kontakt miteinander sind, oder sowohl auf den
Kolbenenden als auch auf der Taumelscheibenrampe (21), die
in Kontakt miteinander sind, ist.
5. Axialkolbenmaschine, insbesondere Axialkolbenpumpe
und/oder -motor, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Antifriktionslagerein
richtung (19), welche die Antriebswelle umfaßt bzw. umgreift
und hält, ein Kugellager ist.
6. Axialkolbenmaschine, insbesondere Axialkolbenpumpe
und/oder -motor, nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Antifriktionslagereinrichtung
(19), welche die Antriebswelle (20) umfaßt bzw. umgreift und
hält, ein Kugellager ist.
7. Axialkolbenmaschine, insbesondere Axialkolbenpumpe
und/oder -motor, nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Antifriktionslagereinrichtung
(19), welche die Antriebswelle (20) umfaßt bzw. umgreift und
hält, ein Kugellager ist.
8. Axialkolbenmaschine, insbesondere Axialkolbenpumpe
und/oder -motor, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Pumpe und/oder der Motor
vollständig aus Stahl aufgebaut ist.
9. Axialkolbenmaschine, insbesondere Axialkolbenpumpe
und/oder -motor, nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß die Pumpe und/oder
der Motor vollständig aus Stahl aufgebaut ist.
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