DE2401331B1 - Axialkolbenpumpe mit schwenkbarer Zylindertrommel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Axialkolbenpumpe mit einer schwenkbaren Zylindertrommel und einer in einem Gehäuse ortsfest gelagerten, antriebsverbundenen Triebscheibe, an welcher die in Zylinderbohrungen der Trommel beweglichen Kolben über Kugelgelenke angelenkt sind, und einem Steuerspiegelkörper mit Steuernieren, die Ausmündungen der Zylinderbohrungen zugewandt sind, wobei der Steuerspiegelkörper zwecks Hubverstellung der Pumpe durch eine Stelleinrichtung verschwenkbar ist und dessen dem Steuerspiegel abgekehrte zylinderflächenförmige Rückseite sich an einer entsprechend geformten Führungsfläche des Gehäuses abstützt, die mit Ansaug- bzw. Druckkanälen für das Druckmedium verbundene öffnungen aufweist, welche in allen Schwenkstellungen des Steuerspiegelkörpers mit den Steuernieren in Verbindung stehen.

Bei bekannten derartigen Maschinen (DT-AS 1 017468) sind die Steuernieren und die Kanäle für die Zu- und Ableitung des Druckmediums gleich ausgebildet. Dies erfolgt nicht nur aus fertigungstechnischen Gründen, sondern auch, um derartige Maschinen in beiden Drehrichtungen als Pumpe oder Motor verwenden zu können. Dabei sind die mit dem Ansaug- bzw. Druckkanal für die Zu- bzw. Ableitung des Druckmediums verbundenen öffnungen in der Führungsfläche des Gehäuses so ausgebildet, daß innerhalb des gesamten Schwenkbereiches diese öffnungen vom Steuerspiegelkörper gegen den Innenraum des Maschinengehäuses abgedichtet werden.

Der Nachteil einer solchen Ausbildung besteht darin, daß die Durchtrittsöffnungen zwischen Steuerspiegelkörper und Führungsfläche zu klein sind, um das Druckmedium unter Atmosphärendruck ohne zu große Drehzahlverluste aus einem Tank anzusaugen, wenn die Maschine als selbstansaugende Pumpe im offenen Kreislauf verwendet werden soll. Die Durchtrittsöffnungen dürfen nicht beliebig symmetrisch vergrößert werden, da die Druckkräfte auf der der Gleitfläche zugewandten Rückseite des Steuerspiegelkörpers nicht größer werden dürfen als die Kräfte, die von den Kolben über die Zylindertrommel auf den Steuerspiegel, d. h. auf die Vorderseite des Steuerspiegelkörpers ausgeübt werden. Dies hätte ein Abheben des Steuerspiegelkörpers von seiner Führungsfläche zur Folge. Ein weiteres Problem sind die hohen Betriebsgeräusche, die durch Drosselwirkung im Ansaugbereich und damit ungenügende volumetrische Füllung der Zylinderbohrungen hervorgerufen werden.

Bei einer ausschließlich als Pumpe verwendbaren Axialkolbenmaschine anderer Gattung ist es bekannt (DT-AS 1 291 632), die Steuerniere im Steuerspiegel auf der Ansaugseite wesentlich größer auszubilden als auf der Druckseite. Damit können zwar die Druckverluste beim Ansaugen des Druckmediums verringert werden, jedoch ist durch die Ausmündung der Zylinderbohrungen zum Steuerspiegel hin entweder weiterhin die unerwünschte Drosselwirkung und damit Gerauchentwicklung gegeben, wenn die Ausmündung in ihrem Querschnitt der Steuerniere auf der Druckseite angepaßt sind, oder andererseits werden, wenn die Ausmündungen in ihrem Querschnitt der Steuerniere auf der Ansaugseite angepaßt sind, auf den Steuerspiegel ausgeübten Druckkräfte so groß, daß zusätzliche Andruckmittel vorhanden sein müssen, um ein Abheben des Steuerspiegels zu vermeiden. In letzterem Fall der Anordnung von zusätzlichen Andruckmitteln ist die Anwendung auf eine Axialkolbenpumpe der eingangs genannten Art, d.h. mit Steuerspiegelkörper, nicht möglich, da sich eine viel zu komplizierte und damit unwirtschaftliche Lösung ergäbe und keine Abdichtung auf der Druckseite zwischen Steuerspiegelkörper und seiner Führungsfläche gewährleistet wäre.

Zur Verbesserung der Ansaugleistung und Minderung der Geräuschentwicklung ist es bei einer Schiefscheibenpumpe bekannt (DT-OS 2 213 400), am Steuerspiegel zwei auf konzentrischen Kreisen liegende, sich über etwa den gleichen Winkel erstreckende Einlaßöffnungen vorzusehen und an den Zylinderbohrungen jeweils zwei auf konzentrischen Teilkreisen liegende Mündungen verschieden großen Querschnitts auszubilden. Dabei wirken die Mündungen mit kleinerem Querschnitt mit der Einlaßöffnung auf dem inneren Kreis zusammen, die durch einen Kanal mit dem Gehäuseinnern verbunden ist, und wirken die Mündungen größeren Querschnitts mit der auf dem äußeren Kreis liegenden Einlaßöffnung zusammen, die mit dem Ansaugkanal verbunden ist.

Nachteilig ist dabei, daß relativ aufwendige zusätzliche Schlitze im Steuerspiegel und Bohrungen in der Zylindertrommel vorgesehen sind. Eine Anwendung auf Pumpen der eingangs genannten Art ist nicht möglich, da der Steuerspiegelkörper durch zusätzliche Bohrungen unzumutbar geschwächt würde und auf der Druckseite durch die zusätzlichen Ausmündungen der Zylinderbohrungen die Abhebekräfte, wie oben bereits erläutert, am Steuerspiegel unerwünscht vergrößert werden.

Schließlich ist eine Schiefscheiben-Axialkolbenpumpe bekannt (DT-AS 1 653 417), bei der der Steuerspiegel auf der Saugseite unterbrochen ist und bei der über die Ausmündungen der Zylinderbohrungen in der Zy-

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lindertrommel unmittelbar aus dem Gehäuse-Innenraum angesaugt wird. Dies hat den Nachteil, daß die unterbrochene Steuerspiegelfläche die Laufeigenschaften der Pumpe beeinträchtigt und die Steuerplatte geschwächt wird. Auch diese Lösung kommt daher für Pumpen der eingangs genannten Art mit einem Steuerspiegelkörper, an dem die Verstelleinrichtung angreift, nicht in Betracht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Druckmittelzuführung bei einer ausschließlich als Pumpe im selbstansaugenden Betrieb arbeitenden Axialkolbenmaschine der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß bei geräuscharmem Betrieb und guter volumetrischer Füllung durch Vergrößerung der Ansaugquerschnitte möglichst keine Schwächung des Steuerspiegelkörpers und trotzdem gleichzeitig eine Leckölabführung aus dem Gehäuse-Innenraum ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Pumpe der eingangs genannten Art überraschend einfach dadurch gelöst, daß die mit dem Ansaugkanal verbundene Öffnung in der Führungsfläche so weit vergrößert ist, daß sie zumindest der Flächenausdehnung der zugeordneten Steuerniere entspricht und in allen Schwenkstellungen des Steuerspiegelkörpers sowohl die Projektion der Steuerniere auf die Führungsfläche voll überdeckt als auch den Gehäuse-Innenraum stets mit dem Ansaugkanal dadurch verbindet, daß ein Teil der Öffnung durch den Steuerspiegelkörper unverdeckt bleibt. Dadurch ist unter Lösung der gestellten Aufgabe keine Schwächung des Steuerspiegelkörpers durch andernfalls erforderliche Bohrungen im Steuerspiegelkörper zum Gehäuse-Innenraum hin gegeben. Die Steuernieren behalten ihre symmetrische Lage und sind gleich groß, so daß keine unerwünschten zusätzlichen Druck- oder Abhebkräfte auf den Steuerspiegelkörper wirken. Es ist durch die Erfindung dem Umstand Rechnung getragen, daß auf der Saugseite der die Engstelle bildende Übergang zwischen der Ansaugöffnung und der Verbindung zur Steuerniere im Steuerspiegelkörper nicht gegen den Innenraum des Gehäuses abgedichtet zu sein braucht Der Ansaug-Querschnitt ist für alle Schwenkstellungen des Steuerspiegelkörpers praktisch gleich, da durch die erfindungsgemäß ausgebildete, mit dem Ansaugkanal verbundene Öffnung in der Führungsfläche die Stellung des Steuerspiegelkörpers und damit die Steuerniere auf der Ansaugseite zu dieser Öffnung ohne Einfluß auf den Ansaugquerschnitt ist.

Da erfindungsgemäß die Öffnung in der Führungsfläche auf der Ansaugseite der Pumpe stets mit dem Gehäuseinnenraum verbunden ist, kann die Druckmittelzuführung auch unmittelbar in bekannter Weise durch den Gehäuse-Innenraum erfolgen (vgl. DT-AS 1653 417).

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen Querschnitt der Axialkolbenpumpe in der Schwenkebene,

F i g. 2 im Ausschnitt eine Schnittansicht entlang der Linie HinFig. I,

F i g. 3 eine Ansicht auf die Steuerspiegelfläche des Steuerspiegelkörpers,

F i g. 4 im Ausschnitt eine Schnittansicht entlang der Linie H-II in F i g. 2 und 3.

Die in F i g. 1 dargestellte Axialkolbenpumpe weist eine über Kugellager 1 in einem Gehäuse 2 gelagerte Triebwelle 3 auf, die einstückig eine Triebscheibe 4 trägt. An der Triebscheibe 4 sind über Kugelgelenke 5 die Kolbenstangen 6 von Kolben 7 gelagert Die KoI-ben 7 bewegen sich in Zylinderbohrungen 8 einer Zylindertrommel 9. Die Zylindertrommel 9 wird von der Antriebswelle 3 über die Triebscheibe 4 und die Kolben 7 in Drehung versetzt. Der Hub der Kolben 7 richtet sich nach dem Schrägwinkel der Zylindertrommelachse 10 zur Drehachse 11 der Welle 3. Die Zylindertrommel 9 wird durch einen über eine Kugel 12 an der Triebscheibe 4 gelagerten Mittelzapfen 13 zentriert und stützt sich — im belasteten Zustand der Pumpe unter der Wirkung der Druckmittelkräfte und im unbelasteten Zustand der Pumpe nur unter der Kraft der zwischen dem Zapfen 13 und der Zylindertrommel 9 vorgesehenen Druckfeder 14 — auf einem Steuerspiegelkörper 15 ab, der seinerseits auf einer zylinderflächenförmigen Führungsfläche 16 des Pumpen-Gehäuseteiles 17 abgestützt ist. Zur Änderung des Schrägwinkels der Achse 10 der Zylindertrommel 9 gegenüber der Wellenachse 11 und damit der Änderung des Hubvolumens der Kolben 7 in den Zylinderbohrungen 8 greift an dem Steuerspiegelkörper 15 ein Verstellzapfen 18 an, der mit einer Stellstange 19 fest verbunden ist die ihrerseits verschieblich in dem Pumpengehäuseteil 17 in einer Bohrung 20 gelagert ist. An der Stellstange 19 greift ein Verstellmechanismus (nicht dargestellt) an, durch den die Stellstange 19 in Längsrichtung verschoben wird, so daß der Zapfen 18 den Steuerspiegelkörper 15 in der zylinderflächenförmigen Führungsfläche 16 unter Schwenkung der Zylindertrommel 9 um die Schwenkachse 21 verschiebt.

In dem Steuerspiegelkörper 15 sind, wie aus den F i g. 2 bis 4 näher ersichtlich, die Zu- und Abflußkanäle 22, 23 vorgesehen, die die Zylinderbohrungen 8 über die Ausmündungen 24 und die Steuernieren 25, 26 (F i g. 3) in der Steuerspiegelfläche 27 des Steuerspiegelkörpers 15 mit den Öffnungen 28,29 des Ansaugkanals 30 bzw. Druckkanals 31 in der Führungsfläche 16 verbinden. Wie aus Fig.3 näher ersichtlich, hat "die Öffnung 32 des Kanals 23 auf der Druckseite eine langgestreckte Form, so daß in jeder Schwenkstellung des Steuerspiegelkörpers 15 die Öffnung 29 in der Führungsfläche 16 überdeckt ist. Auf der Saugseite hat der Kanal 22 über seine ganze Länge zumindest einen Querschnitt, der der Flächenausdehnung der Steuerniere 25 entspricht. Die Öffnung 28 ist, wie aus F i g. 3 und 4 ersichtlich, so groß ausgebildet, daß die Projektion der Steuerniere 25 in die Führungsfläche 16 immer innerhalb der Flächenausdehnung der Öffnung 28 liegt In der in Fig.3 und 4 dargestellten Stellung des Steuerspiegelkörpers 15 ragt die Öffnung 28 mit den Teilen 33, 34 über den Steuerspiegelkörper 15 hinaus und wird von diesem nicht abgedeckt, so daß eine Verbindung zum Gehäuse-Innenraum 35 hergestellt ist Da die Verbindung zum Gehäuse-Innenraum 35 in jeder Stellung des Steuerspiegelkörpers 15 hergestellt ist wird zum einen der sich im Gehäuse-Innenraum ansammelnde Leckanteil des Druckmittels mit angesaugt, und es besteht die Möglichkeit, daß das Ansaugen des gesamten Druckmittels durch den Gehäuse-Innenraum 35 erfolgt, wenn dazu an anderer Stelle im Gehäuse 2 eine Ansaugöffnung genügend großen Querschnittes vorgesehen ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Axialkolbenpumpe mit einer schwenkbaren Zylindertrommel und einer in einem Gehäuse ortsfest gelagerten, antriebsverbundenen Triebscheibe, an welcher die in Zylinderbohrungen der Trommel beweglichen Kolben über Kugelgelenke angelenkt sind, und einem Steuerspiegelkörper mit Steuernieren, die Ausmündungen der Zylinderbohrungen zugewandt sind, wobei der Steuerspiegelkörper zwecks Hubverstellung der Pumpe durch eine Stelleinrichtung verschwenkbar ist und dessen dem Steuerspiegel abgekehrte zylinderflächenförmige Rückseite sich an einer entsprechend geformten Führungsfläche des Gehäuses abstützt, die mit Ansaug- bzw. Druckkanälen für das Druckmedium verbundene Öffnungen aufweist, welche in allen Schwenkstellungen des Steuerspiegelkörpers mit den Steuernieren in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Ansaugkanal (30) verbundene öffnung (28) in der Führungsfläche (16) so weit vergrößert ist, daß sie zumindest der Flächenausdehnung der zugeordneten Steuerniere (25) entspricht und in allen Schwenkstellungen des Steuerspiegelkörpers (15) sowohl die Projektion der Steuerniere (25) auf die Führungsfläche (16) voll überdeckt als auch den Gehäuse-Innenraum (35) stets mit dem Ansaugkanal (30) dadurch verbindet, daß ein Teil (33,34) der Öffnung (28) durch den Steuerspiegelkörper (15) unverdeckt bleibt.