DE2340664A1 - Einstellbare axialkolbenmaschine mit bestimmter verdraengung - Google Patents

Description

Einstellbare Axialkolbenmaschine mit bestimmter Verdrängung.

Die Erfindung betrifft Strömungsmittelverdrängungsvorrichtungen wie beispielsweise Axialkolbenpumpen oder -Motoren und befaßt sich insbesondere mit einer Pumpe bzw. einem Motor oleser Art, der mit einer bestimmten Strömungsmittelverdrängung arbeitet, wobei die Verdrän« gungsmenge durch eine drehbare Kippscheibe einstellbar ist, die ihrerseits einstellbar angeordnet sein kann und dann in einem Kipplagerstuhl feststellbar ist.

Wenn im folgenden der Begriff Pumpen verwendet wird, so soll darunter sowohl eins hydraulische Strömungsmitteliibertragungsvorrichtung des Pumpentyps als auch des Motortyps verstanden werden. Axialkolbenpumpen und -Motoren sind seit langem bekannt, wie dies durch die

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US-PS 3 4ο5 646 und 3 4Θ1 277 gezeigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Axialkolbenströmungsmittelübertragungsvorrichtung zu schaffen, bei der die Einzelteile eine integrale Einheit bilden, die verhältnismäßig einfach aufgebaut ist und sich leicht installieren und einstellen IaBt. In diesem Zusammenhang soll die Strömungsmittelverdrängung von einer maximalen Verdrängung in der einen Richtung über einen Verdrängungswert Null bis zu einem maximalen Verdrängungswert in der entgegengesetzten Richtung unbegrenzt einstellbar sein und sich innerhalb dieses Bereiches auf jede beliebige Verdrängungsmenge fest einstellen lassen.

Desweiteren soll eine Vorrichtung der genannten Art geschaffen werden, bei der eine Verringerung der Amplitude der während des Betriebes auftretenden Schwingbewegungen und sich daraus ergebenden Vibrationen der Konstruktion erreicht wird. Desweiteren soll die Strömungsmittelverdrängung durch Verwendung einer Konstruktion verändert werden können, bei der kein Wechsel bezüglich der Einzelteile oder keine zusätzlichen Änderungen der Einzelteile erforderlich sind, um einen solchen Wechsel zu bewirken.

Zu diesem Zweck wird nun erfindungsgemäß ein hydraulischer Axialkolbenantrieb mit festgelegter Verdrängung geschaffen, der mit einer Einstellvorrichtung zur Veränderung der festgelegten Verdrängungsmenge auf irgendeinen festen Wert innerhalb seiner Kapazität versehen ist und eine drehbare Kolbenlauftrommel aufweist, die in einem Körper angeordnet ist. Die Kippscheibenvorrichtung bildet auf ihrer einen Seite eine Taumelscheibe und auf ihrer gegenüberliegenden Seite eine gskrümmte Kurvenfläche, die in einer dazu passenden, gebogenen Fläche eines Lagerstuhls

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liegt, welche in dem Körper ausgebildet ist. In dBr Kolbenlauftrommel sind mehrere Kolben hin- und herbeweglich gelagert, die an der Taumelscheibe anliegen. Die Taumelscheibe und die Kippkurvenvorrichtung lassen sich in dem Kipplagerstuhl durch Drehen auf irgendeinen Winkel innerhalb eines ausgewählten Winkelbereiches in bezug auf die Achse der Kolbenlauftrommel einstellen, um dadurch die effektive Strömungsmittelverdrängung der Kolben in der Kolbenlauftrommel zu verändern. Mit der Kippkurvenvorrichtung und dem Körper arbeiten Ankerelemente zusammen, um die Kippkurvenvorrichtung in einer gewählten Lage innerhalb des Kipplagerstuhls lösbar festzuhalten, die einer gewählten, festgesetzten Strömungsmittel Verdrängungsmenge entspricht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand desin der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht einer Axialkolbenpumpe, Figur 2 eine Rückansicht der Pumpe von Figur 1,

Figur 3 eine Teil-Axial-Schnittansicht der Pumpe längs der Linie 3-3 in Figur 2,

Figur 4 eine Schnittansicht der Pumpe längs der Linie 4-4 in Figur 3 und

Figur 5 ein schematisches Profil der Kippkurve und des Kipplagerstuhls von Figur 3.

In den Figuren 1-4 iat eine hydraulische Kraftübertragungs-

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pumpe 46 des Axialkolbentyps dargestellt, die eine Antriebswelle 11 aufweist, die in einem Öffnungsblock

12 drehbar gelagert ist und sich in eine drehbare Kolbenlauftrommel 13 hineinerstreckt,.die ihrerseits in einem Pumpenkörper 14 durch eine Lageranordnung 15 drehbar gelagert ist· Mehrere Pumpenkolben 16 sind in den entsprechenden Zylindern 17 angeordnet, die sich in der Lauftrommel 13 befinden. An jedem Kolben ist ein Kolbenschuh 18 drehbar angebracht und wird durch eine Schuhhalterungsanordnung 21 an einer Gleitplatte 19 gehalten. Die Gleitplatte 19 wird hier auch Taumelscheibe genannt. Die Taumelscheibe 19 und die Halterungsanordnung 21 sind an einer Kippkurve "22 be.festigt, die drehbar in einem Lagerstuhl 23 sitzt, der in einer Endkappe 24 ausgebildet ist. Die Endkappe 24 liegt an einem Abstandsring 25 an, der das Lager 15 und die Lauftrommel

13 in der richtigen Betriebsstellung trägt, sobald die Endkappe 24, wie gezeigt, mit dem Körper 14 zusammengebaut ist. Die Endkappe 24 ist durch nicht dargestellte Befestigungselemente, beispielsweise Kopfschrauben, mit dem Körper 14 verbunden.

Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, weist die Schuhhalterungsanordnung 21 eine Schuhhalterungsplatte 26 auf, die die Kolbenschuhe 18 während des Betriebs der Pumpe 46 auf der Taumelscheibe 19 hält. Die Halterungsplatte 26 wird von der Kippkurve -22 über ein Drucklager '27, eine kugelförmige Niederhaltefassung 26, die an dem Drucklager anliegt, und einem kugelförmig gekrümmten Halterungsring 29 in der Fassung 26 getragen. Eine Kappenschreibe 33 erstreckt sich durch den Ring 29 hindurch und hält diesen in bezug auf die Kippkurve 22 in einer fixen Lage. Aus der Fassung 26 ragen Nasen in Schlitze 32 hinein, die in der Kippkurve 22 ausgebildet sind, um eine Drehbewegung der Schuhhalterungsanordnung 21 in bezug auf die Kippkurve 22 zu verhindern.

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Die Kappenschraube 33 ist in der Kippkurve 22 durch eine Kronenmutter 36 federnd befestigt, die eine Federhalterung 34 zurückhält. Die Federhalterung 34 ihrerseits hält eine Feder 35 im zusammengepreßten Zustand, die beispielsweise eine Tellerfeder sein kann. Ein Sicherungsteil 37 sichert die Mutter 36 in einer Einstell-Lage, in der von der Feder 35 die gewünschte Druckkraft ausgeübt wird. Es wird darauf hingewiesen, daß die Schulter der Federhalterung mit Spiel in die Gegenbohrung 43 der Kippkurve 22 hineinpaßt, so daß die Halterungsplatte 26 sich unter der Wirkung von Axialkräften, die auf die Kappenschraube 33 einwirken, geringfügig bewegen kann. Der Zweck dieses Merkmals besteht darin, nur ein beschränktes "Abheben" der Kolbenschuhe 18 zu ermöglichen. Ein solches Abheben wird durchaus für möglich gehalten.

Wie weiter aus Figur 3 entnommen werden kann, ist das innere Ende der Welle 11 durch eine Keilverbindung innerhalb der Trommel 13 mit Hilfe eines Befestigungselementes, beispielsweise einer Kappenschraube 39 befestigt, die gegen eine Feder 41 festgezogen ist, beispielsweise eine Blattfeder, sowie gegen eine Unterlegscheibe 42, welche, wie aus der Zeichnung ersichtlich, an der Trommel 13 anliegt. Die Welle 11 wird in der entgegengesetzten Richtung durch eine nicht dargestellte Druckvorrichtung festgehalten, die sich in dem Öffnungsblock 12 befindet. Die Gegenbohrung 43 öffnet sich in eine Bohrung 44 hinein, welche eine Fassung bildet, die die Elemente 33, 34, 35, 36 und 37 der Schuhhalterungsanordnung 21 aufnimmt. In der Schnittansicht von Figur 4 ist die verschwenkbare oder drehbare Anordnung der Kippkurve 22 in dem Kipplagerstuhl 23 noch näher dargestellt. Die Kippkurve 22 läßt sich aus einer Lage, in der die maximale Pumpenverdrängung in der einen Richtung stattfindet, unbegrenzt in eine Lage

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-B-

maximaler Verdrängung in der anderen Richtung drehen. Wie am besten aus Figur 4 hervorgeht, sind Verankerungselemente, beispielsweise Ankerschrauben 45, zur Fixierung der Kippkurve 22 in jeder beliebigen Lage innerhalb ihres Bewegungs- oder Einstellungsbereiches in dem Kipplagerstuhl 23 vorgesehen. Die Ankerschrauben 45 weisen Schraubenkegel 48 auf, die durch Drehen der Schraube mit komplementären Kegelflächen 47 zur Anlage bringbar sind, dfe auf jeder Seite der Kippkurve 22 konzentrisch ausgebildet sind, wie aus Figur 4 hervorgeht. Sobald die Kippkurve 22 so positioniert worden ist, daß sie die Kolbenverschiebung und dementsprechende Strömungsmittelverdrängung in der gewünschten Weise bewirkt, werden die Ankerschrauben 45 so weit nach innen gedreht, bis die Schraubenkegel 38 mit den Kippflächenringkegeln 47 in Verriegelungsberührung treten. Eine Verriegelungsvorrichtung dient dazu, ein unbeabsichtigtes Lösen der Ankerschrauben 45 zu verhindern. Eine solche Verriegelungsvorrichtung kann beispielsweise durch Stopfen 4B aus Nylon oder dergleichen bestehen, die seitlich in die Gewindegänge der Schrauben 45 eingesteckt sind, wie dies aus Figur 4 hervorgeht. Als Schutzmaßnahme sind die in der Endkappe 24 befindlichen Gewindelöcher, die die Verriegelungsschrauben 45 aufnehmen, durch Stopfen 49 verschlossen und in geeigneter Weise abgedichtet.

Figur 5 zeigt schematisch den Aufbau der Kippkurve 22 und des Kipplagerstuhls 23, der zu der überlegenen Verankerungswirkung für die Schraubenkegel 38 und KippkurvenkegelfJächen 47 führt, wie sie in Figur 4 gezeigt sind. In Figur 5 sind die Profile der Kippkurve 22 und des Kipplagerstuhls 23 zu sehen, die unterschiedliche Radien aufweisen. Der Radius oder die radiale Abmessung des Kipplagerstuhls 23 ist mit 51 bezeichnet. Der Radius der Kippkurve 22 ist mit 52 bezeichnet. Die Stelle mit der maximalen Differenz dieser Radien ist mit 53 bezeichnet. Die

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Stützpunkte der Kippkurve 22 und des Kipplagerstuhls 23 sind an den Schnittstellen der entsprechenden Profile mit dicken Punkten dargestellt. Dadurch, daß der Radius 51 des Kipplagerstuhls kleiner gemacht wird als der Radius 52 der Kippkurve_;werden die Trag- oder Stützpunkte zu den äußeren Enden des Kippflächenbogens verschoben, wodurch die Größe des Moments, das auf den Lagerstuhl in der Endkappe einwirkt, verkleinert wird. Dazu kommt eine weitere Verkleinerung, die sich in bezug auf den Wert der Schwingbelastung und Momente bei einem Kolbenwechsel von ¹^- auf ⁿ ₂ erhalten läßt (wobei η eine ungerade Anzahl Kolben darstellt), wenn die Verankerungsvorrichtung, also beispielsweise die Kopfschrauben 45, die Kippkurve und den Lagerstuhl längs oder in der Nähe der Stelle des maximalen Spiels mit einer Vorspannung beaufschlagen. Es wird darauf hingewiesen, daß die Verkleinerung der Amplitude der Schwingungsmomente auf der Endkappe 24 dazu dient, die Vibration der Konstruktion erheblich zu mindern.

Es wird weiter festgestellt, daß sich bei der hier beschriebenen Konstruktion mit «einer einfachen Winkelmesserhalterung die Kippkurve während des Zusammenbaus der Pumpe 46 auf jeden gewünschten Winkel einstellen läßt, um irgendeine verlangte Stömungsmittelverdrängung zu erreichen, wodurch das Hantieren mit verschiedenen, festen VerdrMngungskurven, das normalerweise notwendig ist, um unterschiedliche Kolbenverschiebungen zu erreichen, entfällt. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist nur eine einzige Kippkurve 22 erforderlich, um jede beliebige infinitive Verschiebung bzw. Verdrängung, die verlangt wird, herbeizuführen.

Als Beispiel für die Abmessungen des Kippkurvenradius 52 lassen sich Werte im Bereich zwischen 76,276 -76,4o3mm nennen, während die Abmessungen für den Kipplagerstuhlradius 51 im Bereich zwischen 76,124-76,25o im liegen können. Die

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Ankerschrauben 45 erzeugen keine Kraft, die ausreicht, um das maximale Spiel 53 verschwinden zu lassen, d.h. die Kippkurve bei 53 mit dem Lagerstuhl zur Anlage zu bringen, bewirken jedoch die verlangte verläßliche Verriegelung.

Die Vorteile der Schuhhalterungsanordnung 21 liegen darin, daß-mit dieser Halterung auf jeden Kolbenschuh 16 eine gleichmäßige Halterungskraft ausgeübt wird, um dadurch die Schuhe an der Taumelscheibe 19 zu halten, während zwischen der kugelförmigen Niederhaltefassung 28 und der kugelförmigen Halterüngsscheibe 29 eine Universalbewegung ermöglicht wird, so daß eine Anpassung bei irgendwelchen Verformungen oder Fehlausrichtungen in dem dargffltellten System erreicht wird. Es wird darauf hingewiesen/ daß die Schuhhalterung 21 zusammen mit der Kippkurve 22 eine selbständige Einheit bildet und völlig unabhängig von der Anordnung der Kolbentrommel 13 arbeitet.

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Claims (5)

1. Patentanspruchs

   1J Axialkolbenmaschine mit fester Verdrängung, die eine Einstelleinrichtung zur Änderung der festliegenden Strömungsmittelverdrängungsmenge des Übertragungselementes auf irgendeine fixe Strömungsmittelverdrängungsmenge innerhalb des Kapazitätsbereiches des Übertragungselementes aufweist, gekennzeichnet durch eine drehbare Kolbenlauftrommel (13), die in einem Körper (14) gelagert ist, eine Kippkurve (22), die auf ihrer einen Seite eine Taumelscheibe (19) und auf ihrer gegenüberliegenden anderen Seite eine gebogene Kurvenfläche bildet, wobei letztere in einer angepaßten gebogenen Lagerfläche eines Lagerstuhls (23) liegt, der in dem Körper (14) ausgebildet ist, ferner durch mehrere Kolben (16), die in der Kolbenlauftrommel (13) hin- und herbeweglich gelagert sind und an der Taumelscheibe (19) anliegen, wobei die Taumelscheibe (19) und die Kippkurve (22) innerhalb des Lagerstuhls (23) durch Drehen auf irgendeinen in einem bestimmten Winkelbereich liegenden Winkel in bezug auf die Achse der Kolbenlauftrommel (13) einstellbar sind, um dadurch die effektive Strömungsmittelverdrängung der Kolben (16) in der Kolbenlauftrommel (13) zu verändern, und durch eine Verankerungsvorrichtung (45, 47), die zu der Kippkurve (22) und dem Körper (14) gehört und die Kurve(22) in einer gewählten Lage innerhalb des Lagerstuhls (23), entsprechend einer gewählten , festliegenden Strömungsmitte1-verdrängungsmenge, lösbar festhält.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippkurve (22) in dem Lagerstuhl (23) an zwei getrennten, bestimmten Punkten auf der gebogenen Kurvenfläche abgestützt ist.
3. 3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gebogene Kurvenfläche einen Radius (52) aufweist, der größer als der Radius (51) der gebogenen Lagerstuhlfläche ist. 409821/0726

   - 1ο ■
4. 4. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungsvorrichtung (45, 47) eine gebogene Kegelflächeneinrichtung (47) aufweist, die von der Kippkurve (22) gebildet wird, sowie kegelförmig abgeschrägte Kopfachrauben (45), die der Körper (14) trägt und die mit der Kegelflächeneinrichtung (47) in Berührung bringbar sind, um die Kippxkurve (22) in der Kipplagerstuhl (23) zu fixieren.
5. 5. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

   daB die Verankerungsvorrichtung (45, 47) einen dritten Abstützungspunkt für die Kippkurve (22) aufweist.

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