DE3308507C2

DE3308507C2 -

Info

Publication number: DE3308507C2
Application number: DE19833308507
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 7115 Kupferzell De Griese; Dieter Dipl.-Ing. 7432 Urach De Weigle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-03-10
Filing date: 1983-03-10
Publication date: 1993-02-04
Also published as: DE3308507A1; JPH0559276B2; JPS59170480A

Description

Die Erfindung geht aus von einer Axialkolbenpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Derartige bekannte Kolbenpumpen benutzen mecha nische oder hydraulisch beaufschlagte Stellvorrichtungen für die Einstellung der Schräglage der Schwenkscheibe. Damit können alle Förderströme zwischen einem Minimum und einem Maximum stufenlos ein gestellt werden. Nachteilig ist, daß insbesondere in vielen Anwen dungsfällen auf die Minimalförderstellung geachtet werden muß, damit stets ein geringer Förderstrom für die Schmierung und Kühlung der Pumpenteile zur Verfügung steht.

Aus der DE-OS 29 47 896 ist eine Axialkolbenpumpe bekannt, bei der die Schwenkscheibe so angeordnet ist, daß ihr Drehpunkt in radialer Richtung - bezogen auf die Achse der Welle - zur Seite und in axia ler Richtung zum Rotor hin verschoben ist. Durch diese Form der La gerung bzw. Anordnung der Schwenkscheibe ergeben sich ungleiche He belarme der auf die Schwenkscheibe wirkenden Kolbenkräfte, die ein selbsttätiges Ausschwenken der Schwenkscheibe bei zugeschaltetem Ver braucher ermöglichen. Die Rückstellung der Schwenkscheibe erfolgt durch einen druckbeaufschlagten Kolben. Bei entlastetem Verbraucher verringert sich der Ausschwenkwinkel der Schwenkscheibe und kann zu Null werden, so daß kein (Minimal-)Förderstrom mehr zur Verfügung steht.

Aus der US-PS 43 75 942 ist darüberhinaus eine Axialkolbenpumpe mit Schwenkscheibe bekannt, bei der der Ausschwenkwinkel der Schwenk scheibe durch eine elektromagnetische Stelleinrichtung veränderbar ist. Auf die Schwenkscheibe wirkt einerseits ein federdruckbelasteter Kolben und andererseits ein mit einem elektromagnetischen Stellele ment verbundener Stellkolben. Die Stellung der Schwenkscheibe ist dabei abhängig von der Ansteuerung der elektromagnetischen Stellein richtung.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Axial kolbenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß sowohl ein Minimalförderstrom bei nicht zugeschaltetem Verbraucher automatisch eingestellt wird, als auch das Verstellen der Schwenk scheibe auf größeres Fördervolumen bei zugeschaltetem Verbraucher automatisch erfolgt. Dies wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angeführten Mittel erzielt.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Axialkolbenpumpe,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 ein Prinzipbild,

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist mit 10 das etwa topfförmig ausgebildete Gehäuse einer Axialkolbenpumpe bezeichnet, das durch einen Deckel 11 verschlossen ist. Sowohl im Deckel 11 wie auch im Gehäuse 10 ist je eine Lagerstelle 12 bzw. 13 für eine Triebwelle 14 ausgebildet, die das gesamte Gehäuse in Längsrichtung durchdringt. Fest verbunden mit der Triebwelle 14 ist eine Zylindertrommel 15, in der mehrere, parallel zur Triebwelle 14 verlaufende Bohrungen 16 ausgebildet sind, in denen Kolben 17 gleiten. Die Bohrungen 16 sind in üblicher Weise an ihren dem Deckel 12 zugewandten Seiten auf einen wesentlich kleineren Durchmesser 18 verjüngt. Im Deckel 11 befinden sich ebenfalls in bekannter Weise Steuermittel zum Zu- und Abführen des Druckmittels. Da diese nicht erfindungswesentlich sind, sind sie auch nicht dargestellt.

Die einen Enden der Kolben 17 liegen an einer Scheibe 20 an, die sich selbst wiederum über ein Rollenlager 21 und ein Führungslager 21′ (Gleit- oder Wälzlager), auf einer Schwenkscheibe 22 abstützt. Die Schwenkscheibe ist schwenk bar um eine Achse 23, die quer zur Achse 14′ der Trieb welle 14 verläuft und dieser gegenüber um einen Betrag e zur Seite des oberen Totpunkts hin versetzt ist, der mit OT bezeichnet ist. Der untere Totpunkt ist mit UT bezeich net. Weiterhin liegt die Mitte der Achse 23 genau in einer Ebene, die die den Kolben 17 zugewandte Stirnfläche 20′ der Scheibe 20 tangiert.

Die Kolben 17 sind hohl ausgebildet. In ihren Höhlungen 25 befinden sich Federn 26, die die Kolben stets auf die Stirn fläche 20′ der Scheibe 20 drücken.

Die Schwenkscheibe 22 hat auf der Seite des oberen Totpunkts einen Fortsatz 27, an dessen kolbenseitiger Oberfläche eine etwa halbkugelige Ausnehmung 28 ausgebildet ist. In diese ragt das kugelförmige Endteil 29 eines Körpers 30, der einen der Schwenkscheibe zugewandten flanschartigen Rand 31 hat, an dem sich das eine Ende einer Feder 32 abstützt, deren anderes Ende am Deckel 11 anliegt. Der Körper 30 legt sich gegen eine Spindel 34, die in einem Gewinde 35 des Deckels gelagert ist. Auf der der Spindel 34 gegenüberliegenden Seite und in deren Achsrichtung ist im Gehäuse 10 eine Stellschraube 36 angeordnet, die als Anschlag für die Schwenkscheibe 20 dient. Wenn sie an diesem anliegt, befindet sich die Pumpe in Minimalförderstellung.

Die Fig. 3 zeigt die Schwenkscheibe in Draufsicht und in Seitenansicht.

Im Betrieb der Maschine wirken die resultierenden Kolben druckkräfte F_res und bei kleinem Schwenkwinkel die resul tierenden Kräfte der Federn 26 in ausschwenkender Richtung auf die Schwenkscheibe 27, d. h. in Richtung größerer Fördermenge, da die resultierenden Kräfte am Hebelarm e in Bezug auf die Achse 23 auf die Schwenkscheibe 27 ein wirken. Mit P ist der Schwerpunkt der Kolbenkräfte be zeichnet. Der Buchstabe D bezeichnet die Druckseite, der Buchstabe S die Saugseite.

Rückstellend auf die Schwenkscheibe 27 wirkt die Kraft der Feder 32, sowie bei größerem Schwenkwinkel die Re sultierende der Kräfte der Kolbenfedern 26. Dynamische Kräfte sind bei dieser Betrachtung vernachlässigt.

Wesentlich ist, daß die Feder 32 so ausgelegt ist, daß bei kleinen Drücken bis ca. 10 bar die Pumpe in ihre Minimalförderstellung eingestellt ist. Die Kraft der Feder 32 ist dann größer als die Kolbenkräfte bei p_min. Bei Zuschalten eines Verbrauchers erhöht sich der System druck, und die dann überwiegenden Kolbenkräfte P stellen aufgrund der obenbeschriebenen Kinematik die Axialkolben pumpe auf die mit der Spindel 34 eingestellte Fördermenge. Der Körper 30 liegt dann an der Spindel an.

Besonders vorteilhaft ist bei dieser Ausführung, daß bei der Verstellung der Axialkolbenpumpe keine Drosselwider stände eines Reglers überwunden werden müssen, was der Verstellzeit zugute kommt. Bei der vorgeschlagenen Pumpe wird bei abgeschaltetem Verbraucher durch die selbsttätige Rückstellung der Pumpe die Umlaufverlustleistung des Systems reduziert. Weiterhin ist bei dieser Anordnung vorteilhaft, daß bei zurückgestellter Pumpe keine Kräfte auf die Spindel 34 (Maximalausschlag) wirken und diese damit leicht verstellt werden kann.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem vorhergehenden im wesentlichen nur dadurch, daß die Rückstelleinrichtung für die Schwenkscheibe 27 etwas anders ausgebildet ist. Die der Spindel 34 des vorhergehen den Ausführungsbeispiels entsprechende Spindel ist hier mit 40 bezeichnet, an ihr stützt sich ein Kolben 41 ab, der an einer in den Deckel 11 eingeschraubten Hülse 42 gleitend geführt ist. Auf den Kolben 41 wirkt wiederum eine der Druckfeder 32 obigen Beispiels entsprechende Feder 43 ein. Zwischen der Spindel 40 und der Hülse 42 ist ein Ringraum 44 gebildet, der über eine Gehäuseboh rung 45 mit einem beliebigen Steuerdruck beaufschlagt werden kann. Dieser stammt entweder aus einem zweiten Druckkreis oder kann durch eine kleine Steuerölpumpe über ein einstellbares Druckbegrenzungsventil oder eine Drossel erzeugt werden.

Dieses Ausführungsbeispiel hat vor allem den Vorteil, daß bei Erhöhung des Steuerdrucks die Schwenkscheibe 27 auch bei höheren Systemdrücken zurückgestellt werden kann. Alle übrigen Funktionen sind dieselben wie oben be schrieben. Für beide Ausführungen gilt, daß mit Hilfe der selbsttätigen Ausstellung der Schwenkscheibe ein Ersatz für sogenannte Load-sensing-Systeme geschaffen ist, d. h. ver lustarmer Hydraulikanlagen.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 unterscheidet sich von demjenigen nach der Fig. 1 grundsätzlich da durch, daß hier die Schwenkachse für die Schwenkscheibe 27 mit der Achse der Triebwelle 14 zusammenfällt; sie ist mit 50 bezeichnet. Zum Ausstellen der Schwenkscheibe 27 können nun natürlich nicht die resultierenden Kolben kräfte verwendet werden, sondern es ist eine besondere Verstelleinrichtung 51 notwendig. Diese besteht aus einem druckbeaufschlagten Hohlkolben 52, der an einer in den Deckel 11 eingeschraubten Hülse 53 gleitet. In die Hülse taucht mit reichlich Spiel eine von außen her einstell bare Spindel 54, so daß sich zwischen Spindel und Hülse ein Ringraum 55 ergibt. Der Ringraum 55 ist über eine im Deckel ausgebildete Querbohrung 56 mit dem Auslaß kanal 57 verbunden.

Das Verstellen der Schwenkscheibe 27 erfolgt ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 durch den auf den Hohlkolben 52 wirkenden Flüssigkeitsdruck, der aus dem Auslaßkanal 57 der Pumpe stammt. Die Feder 32 ist - wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 - wieder der art ausgelegt, daß bis zu einem Mindestförderdruck p_min die Federkraft 32 größer ist als die Kraft des Kolbens 52, und die Pumpe bei p_min in ihrer Minimalförderstellung verharrt. Bei Drücken größer p_min übersteigt die Kraft des Hohlkolbens 52 die Kraft der Feder 32, und die Schwenk scheibe wird so ausgestellt, daß die Fördermenge der Axialkolbenpumpe zunimmt.

Auch hier ist die Variante möglich, daß der Hohlkolben 52 mit einem Fremdsteuerdruck beaufschlagt wird, d. h. also nicht vom Auslaßdruck der Pumpe selbst.

Claims

1. Axialkolbenpumpe mit einer Kolben aufnehmenden, rotierenden Zy lindertrommel, deren eine Enden sich an einer Schwenkscheibe abstützen, die zwecks Änderung der Fördermenge um eine im Gehäuse ausgebildete Achse auf größeren Kolbenhub einstellbar ist, wobei die Schwenkachse (23) der Schwenkscheibe (27) gegenüber der Längsachse (14′) der Zylindertrommel (15) in Richtung zum oberen Totpunkt (OT) versetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (23) der Schwenkscheibe (27) in der Ebene der Ab stützpunkte der Kolben (17) liegt und der Schwenkbewegung der Schwenkscheibe (27) eine Feder (32, 43) entgegenwirkt, deren Kraft derart bemessen ist, daß sie die Schwenkscheibe (27) bei unbelasteter Axialkolbenpumpe mindestens in eine Stellung zurückstellt, in der nur noch ein geringer Förderstrom erzeugt wird.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Feder (32) über einen hydraulisch von einem Steuerdruck beaufschlagten Kolben (41) beeinflußbar ist.