DE1200135B

DE1200135B - Axial piston pump with curved control plate

Info

Publication number: DE1200135B
Application number: DEB55887A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto Lutz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1959-12-12
Filing date: 1959-12-12
Publication date: 1965-09-02

Description

Axialkolbenpumpe mit gekrümmtem Steuerspiegel Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenpumpe mit auf einem kugeligen Steuerspiegel umlaufender Zylindertrommel, die an ihrem antriebsseitigen Außenende im Pumpengehäuse quer gelagert ist und bei der die Längsachsen der Steueröffnungen der Zylinder auf dem Mantel eines Kegels liegen, dessen Spitze der Mittelpunkt der Steuerspiegelkugel ist.Axial piston pump with curved control plate The invention relates to an axial piston pump with a cylinder drum rotating on a spherical control plate, which is mounted transversely at its drive-side outer end in the pump housing and at of the longitudinal axes of the control openings of the cylinders on the mantle of a cone whose tip is the center of the control plate ball.

Es ist bekannt, die Pumpenkolben parallel anzuordnen. Wenn die Zylindertrommel frei von wesentlichen radialen Momenten gelagert werden soll, ist man gezwungen, eine radiale Lagerung in einer Ebene vorzusehen, in der sich jede Zylinderachse mit einer Senkrechten schneidet, die auf dem Steuerspiegel an dem Punkt errichtet ist, wo der Flächenschwerpunkt des Steuerschlitzes liegt. Diese Bedingung schränkt Maße und Bauart der Pumpe ein; außerdem muß der Steuerspiegel verhältnismäßig groß sein, da die Laufbahn der Kolben auf der Schiefscheibe einen bestimmten Mindestdurchmesser haben muß. Das wirkt sich wiederum auf die Gesamtgröße und das Gewicht der Pumpe aus; die genannte Bedingung ist daher besonders hinderlich, wenn eine billige und leichte Pumpe gebraucht wird.It is known to arrange the pump pistons in parallel. When the cylinder drum is to be stored free of significant radial moments, one is forced to to provide a radial bearing in a plane in which each cylinder axis intersects with a perpendicular erected on the control transom at the point is where the centroid of the control slot is. This condition restricts Dimensions and design of the pump; In addition, the control table must be relatively large because the path of the pistons on the swash plate has a certain minimum diameter must have. This in turn affects the overall size and weight of the pump the end; the condition mentioned is therefore particularly a hindrance when a cheap and light pump is needed.

Es ist auch eine Maschine bekannt, deren Kolbenachsen geneigt angeordnet sind. Die starre Antriebswelle ist fest mit der Zylindertrommel verbunden und nur in einer einzigen Lagerstelle gelagert. Zwischen dieser und dem Steuerspiegel greifen Radialkräfte an der Zylindertrommel an, die von der Neigung der Schiefscheibe herrühren. Sie werden zum Teil von dem genannten Lager aufgenommen, zu einem Teil vom Steuerspiegel. Die Zylindertrommel liegt daher am Steuerspiegel nicht gleichmäßig und kräftefrei an; sie läuft Gefahr, überlagerte Taumelbewegungen auszuführen. Das Ausschalten von Seitenkräften, die am Steuerspiegel selbst auftreten könnten, mit Hilfe der durch dessen Krümmungsmittelpunkt verlaufende Zylinderachsen wird dadurch wieder entwertet. Außerdem ist die Zylindertrommel auf ihrer Innenseite von einem Tragzapfen gehalten; sie kann sich daher nicht nachgiebig und eng an den Steuerspiegel anlegen. Das Spiel am Steuerspiegel ist vielmehr von der Genauigkeit der Teile und des Zusammenbaus abhängig.A machine is also known whose piston axes are inclined are. The rigid drive shaft is firmly connected to the cylinder drum and only stored in a single storage location. Reach between this and the control plate Radial forces on the cylinder drum resulting from the inclination of the swash plate. They are partly taken up by the mentioned camp, partly by the control table. The cylinder drum is therefore not evenly and force-free on the control plate at; it runs the risk of executing superimposed tumbling movements. Switching off of lateral forces that could occur on the control panel itself, with the help of the cylinder axes running through its center of curvature are thereby again devalued. In addition, the cylinder drum is supported on its inside by a support pin held; it can therefore not rest flexibly and tightly against the control plate. The play on the control panel is much more about the accuracy of the parts and the assembly addicted.

Weiterhin ist eine Maschine mit geneigten Kolbenachsen bekannt. Ihre Zylindertrommel wird von einer »biegeweichen Welle« angetrieben. Sie ist aber an zwei Stellen derart gelagert, daß sie sich nicht pendelnd einstellen und satt an den Steuerspiegel anlegen kann. Wiederum ist das dort herrschende Spiel, welches für den Wirkungsgrad der Pumpe und die Haltbarkeit der Teile wesentlich ist, von der Genauigkeit der Teile abhängig. Es wird die verhältnismäßig lange Zylindertrommel etwa in der Mitte zwischen den Lagerteilen von Querkräften getroffen und daher durchgebogen, was selbst bei genauester Herstellung ein Aufklaffen am Steuerspiegel nach sich zieht. Die Welle ist dabei offenbar nur elastisch, um Drehschwingungen zwischen der Pumpe und ihrem Antriebsmotor auszugleichen.Furthermore, a machine with inclined piston axes is known. Her The cylinder drum is driven by a »flexible shaft«. But it is on two places stored in such a way that they do not adjust to swinging and fed up can apply the control table. Again, the game prevailing there is which is essential for the efficiency of the pump and the durability of the parts of depending on the accuracy of the parts. It becomes the relatively long cylinder drum hit by transverse forces roughly in the middle between the bearing parts and therefore bent, which, even with the most precise production, results in a gape on the control panel pulls. The shaft is apparently only elastic in order to avoid torsional vibrations between balance the pump and its drive motor.

Bei einer ebenfalls bekanntgewordenen Maschine mit geneigten Kolbenachsen bestehen die Zylindertrommeln und die Antriebswelle aus einem Stück. Diese Einheit liegt in zwei Lagerstellen. Durch diese Doppellagerung und die starre Ausbildung der Einheit treten die bereits obengenannten Nachteile noch in verstärktem Maße ein.In a machine with inclined piston axes, which has also become known the cylinder drums and the drive shaft consist of one piece. This unit lies in two storage locations. Due to this double bearing and the rigid training the above-mentioned disadvantages occur to an even greater extent with the unit a.

Eine bekannte Maschine mit parallelen oder nahezu achsparallelen angeordneten Zylindern ist derart ausgelegt, daß an ihrer Zylindertrommel keine wesentlichen Radialkräfte auftreten, weshalb man diese mit verhältnismäßig einfachen Mitteln (Reibringdämpfung) beherrschen kann. Dabei treten aber bei dieser Maschine große Radialkräfte an der Triebscheibe auf, die eine aufwendige Lagerung notwendig machen (Axial- und Radiallager).A known machine with parallel or almost axially parallel arranged Cylinders is designed in such a way that there are no essentials on its cylinder drum Radial forces occur, which is why you can do this with relatively simple means (Friction ring damping) can master. But there are big ones with this machine Radial forces on the drive pulley, which make expensive storage necessary (Axial and radial bearings).

Eine Abwandlung dieser Maschine hat eine durchgehende Welle. Diese ist jedoch nicht biegeweich, da sie auch als Radialführung dienen muß. Da sie außerdem die Zylindertrommel durchdringt, wird der Steuerspiegel groß. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Axialkolbenpumpe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einfach im Aufbau ist, einen guten Wirkungsgrad aufweist, in ihren Abmessungen verhältnismäßig klein geJalten werden kann und somit die Nachteile der bekannten Bauarten vermeidet.A modification of this machine has a through shaft. These however, it is not flexible because it must also serve as a radial guide. Since they also penetrates the cylinder drum, the control plate becomes large. It The object of the invention is to provide an axial piston pump of the type mentioned at the beginning to create that is simple in construction, has good efficiency in their Dimensions can be made relatively small and thus the disadvantages of avoids known designs.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß auch die Längsachsen der mit ihren Köpfen in bekannter Weise an einer Schiefscheibe anliegenden Kolben in ebenfalls bekannter Weise zumindest annähernd auf dem Kegelmantel der Steueröffnungen liegen und die Antriebswelle in gleichfalls bekannter Weise seitenführungskräftefrei mit der Zylindertrommel gekuppelt ist.This is achieved according to the invention in that the longitudinal axes the piston resting with their heads in a known manner on a swash plate in a likewise known manner, at least approximately on the conical surface of the control openings lie and the drive shaft is also free of lateral guidance forces in a known manner is coupled to the cylinder drum.

Bei einer Pumpe mit diesen Merkmalen kann die radiale Lagerung nach sonstigen wichtigen Gesichtspunkten ausgelegt werden, z. B. in gleicher Höhe liegen wie der Schnittpunkt der Pumpenachse mit der Ebene, in der die Krümmungsmittelpunkte der auf der Schiefscheibe abgestützten Kolbenenden liegen. Außerdem kann der Steuerspiegel kleiner gehalten werden, die Laufbahn der Kolbenenden aber eine ausreichende Größe behalten, so daß das Triebwerk kräftig ausgeführt werden kann. Ein radiales Lager unmittelbar an dem gekrümmten Steuerspiegel ist überflüssig. So wird Antriebsenergie gespart und eine kleinere, vielseitiger brauchbare Bauart gewonnen.In the case of a pump with these characteristics, the radial bearing can be used other important aspects are interpreted, e.g. B. lie in the same amount like the intersection of the pump axis with the plane in which the centers of curvature are of the piston ends supported on the swash plate. In addition, the control mirror be kept smaller, but the raceway of the piston ends a sufficient size keep so that the engine can be run vigorously. A radial bearing directly on the curved control plate is superfluous. This is how drive energy becomes saved and gained a smaller, more versatile design.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Sie zeigt in F i g. 1 einen Längsschnitt, in F i g. 2 eine Ansicht des Steuerspiegels.An embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows in FIG. 1 shows a longitudinal section, in FIG. 2 is a view of the control plate.

Ein Gehäuse 1 ist durch eine Bodenplatte 2 und einen Deckel 3 abgeschlossen. Der nach innen gekehrte Mittelteil der Bodenplatte ist zu einem Steuerspiegel 4 ausgebildet, zu dessen Schlitzen 5 und 6 eine Zuleitung 7 und eine Ableitung 8 führen. Die Bodenplatte ist mit Schrauben 9 an dem Gehäuse befestigt.A housing 1 is closed off by a base plate 2 and a cover 3. The inward-facing middle part of the base plate is a control plate 4 formed, to whose slots 5 and 6 a feed line 7 and a discharge line 8 lead. The base plate is fastened to the housing with screws 9.

In dem mit Schrauben 10 befestigten Deckel 3 ist ein Radiallager 11 angebracht, das ein Ende einer von außen kommenden Antriebswelle 12 aufnimmt.A radial bearing 11 is located in the cover 3 fastened with screws 10 attached, which receives one end of a drive shaft 12 coming from the outside.

Der Steuerspiegel 4 hat die Form einer Kugelkappe; ihr Krümmungsmittelpunkt ist mit 13 bezeichnet. Auf dem Steuerspiegel 4 ist mit einer dazu passenden Fläche 14 eine Zylindertrommel 15 abgestützt, die an ihrem vom Steuerspiegel entfernten Ende mit Hilfe eines Rollenlagers 16 in dem Gehäuse 1 drehbar gehalten wird. Sie enthält eine Anzahl von Zylindern 17, in denen passende Kolben 18 dichtend geführt sind. Druckfedern 19 suchen die Kolben in eine äußere Endstellung zu schieben. Die Achsen 20 der Zylinder 17 gehen durch den Krümmungsmittelpunkt 13 des Steuerspiegels 4. Sie durchstoßen den Steuerspiegel 4 auf einem Kreis 21 (F i g. 2), auf dem auch die Flächenschwerpunkte 22 und 23 der Schlitze 5 und 6 liegen, und stehen senkrecht auf dem Steuerspiegel 4. Die Zylinder 17 sind mit der Fläche 14 durch gleichachsige Steueröffnungen verbunden.The control plate 4 has the shape of a spherical cap; its center of curvature is denoted by 13. A cylinder drum 15 is supported on the control plate 4 with a matching surface 14 and is held rotatably in the housing 1 at its end remote from the control plate with the aid of a roller bearing 16. It contains a number of cylinders 17 in which matching pistons 18 are sealingly guided. Compression springs 19 seek to push the piston into an outer end position. The axes 20 of the cylinders 17 go through the center of curvature 13 of the control plate 4. They penetrate the control plate 4 on a circle 21 (FIG. 2), on which the centroids 22 and 23 of the slots 5 and 6 also lie, and are perpendicular on the control plate 4. The cylinders 17 are connected to the surface 14 by coaxial control openings.

Auf dem Deckel 3 stützt sich ein Körper 25 ab, dessen einwärts gerichtete Stirnseite eine schiefe Fläche 26 bildet. Auf dieser läuft ein Axialdrucklager 27, dessen Rollen 28 in radialer Richtung von einem Käfig 29 gehalten werden, der an einer in den Körper 25 eingesetzten Hülse 30 zentriert ist.A body 25 is supported on the cover 3, its inwardly directed The end face forms an inclined surface 26. An axial thrust bearing 27 runs on this, whose rollers 28 are held in the radial direction by a cage 29, which is on a sleeve 30 inserted into the body 25 is centered.

Auf das Axialdrucklager 27 stützt sich eine Druckscheibe 31 ab, die in der Mitte eine kegelige öffnung 32 hat und an ihrer einwärts gerichteten Seite mit kugeligen Näpfen 33 versehen ist. In diesen Näpfen stützen sich die als Kugelkappen 34 ausgebildeten Enden der Kolben 18 ab. Der Krümmungshalbmesser 35 dieser Kugelkappen 34 ist etwas kleiner als der Krümmungshalbmesser36 derNäpfe 33. Die Antriebswelle 12 ist mit der Zylindertrommel 15 durch eine Welle 37 verbunden, die mit Hilfe von Keilnutenpaarungen 38, 39 die Zylindertrommel 15 verschiebbar, aber nicht verdrehbar mitnimmt. Sie durchdringt den Körper 25 längs einer Aussparung 40.A thrust washer 31 is supported on the thrust bearing 27, which has a conical opening 32 in the middle and on its inwardly directed side is provided with spherical cups 33. In these cups, they are supported as spherical caps 34 formed ends of the piston 18 from. The radius of curvature 35 of these spherical caps 34 is slightly smaller than the radius of curvature 36 of the cups 33. The drive shaft 12 is connected to the cylinder drum 15 by a shaft 37 which, with the aid of Keyway pairings 38, 39 make the cylinder drum 15 displaceable, but not rotatable takes away. It penetrates the body 25 along a recess 40.

Wenn die Zylindertrommel von der Antriebswelle 12 aus angetrieben wird, saugt jeder Kolben 18 während nahezu einer halben Umdrehung Flüssigkeit in seinen Zylinder 17. Er bleibt dabei unter dem Einfluß seiner Feder 19 an der Druckscheibe 31 angelegt. Beim Druckhub wird er durch diese Druckscheibe in den Zylinder hineingepreßt und schiebt dabei die Flüssigkeit unter Förderdruck aus.When the cylinder drum is driven by the drive shaft 12 is, each piston 18 sucks liquid in for nearly half a revolution his cylinder 17. He remains under the influence of his spring 19 on the thrust washer 31 created. During the pressure stroke it is pressed into the cylinder by this pressure disc and pushes the liquid out under delivery pressure.

Die Zylindertrommel 15 ist dabei durch den kugeligen Steuerspiegel 4 und das Rollenlager 16 eindeutig geführt und in ihrer Lage gehalten. Die Welle 37 ist nur so stark, daß sie das notwendige Drehmoment übertragen kann, Biegebeanspruchungen jedoch nachgibt, die radiale Lage der Zylindertrommel 15 also nicht beeinflußt. Dadurch ist deren Abstützung statisch bestimmt.The cylinder drum 15 is clearly guided by the spherical control plate 4 and the roller bearing 16 and held in place. The shaft 37 is only so strong that it can transmit the necessary torque, but yields to bending stresses, so it does not affect the radial position of the cylinder drum 15. As a result, their support is statically determined.

Die vor allem beim Förderhub auftretenden radialen Komponenten der Kolbenkräfte werden von dem Rollenlager 16 aufgenommen. Der im Auslaßschlitz 6 auftretenden, auf die Fläche 14 der Zylindertrommel einwirkenden Druckkraft, die in dem Flächenschwerpunkt 23 angreifend gedacht werden kann, wirkt gleichachsig die vom Kolben aufgebrachte Druckkraft entgegen. Diese axiale Kraft wird daher aufgefangen, ohne daß ein Moment auf der Zylindertrommel entsteht.The radial components of the Piston forces are absorbed by the roller bearing 16. The occurring in the outlet slot 6, on the surface 14 of the cylinder drum acting pressure force, which is in the centroid 23 can be thought of attacking, acts coaxially that applied by the piston Pressure force against. This axial force is therefore absorbed without a moment arises on the cylinder drum.

Durch diese Anordnung werden die radialen und Längskomponenten auf dem kürzesten Wege unmittelbar an dem kräftigen Gehäuse abgestützt; die Pumpenteile sind einfach, die Antriebsteile von Biegekräften entlastet, und die Pumpe hat daher eine lange Lebensdauer.Through this arrangement, the radial and longitudinal components are on the shortest way supported directly on the sturdy housing; the pump parts are simple, the drive parts are relieved of bending forces, and the pump therefore has a long service life.

Claims

Claims: 1. Axial piston pump with on a spherical control plate revolving cylinder drum, which at its drive-side outer end in the pump housing is mounted transversely and in which the longitudinal axes of the control openings of the cylinder the mantle of a cone, the tip of which is the center of the control plate ball is, d a -characterized in that the longitudinal axes (20) with their heads (34) in a known manner on a swash plate (26) abutting piston (18) in also known way at least approximately on the cone surface of the control openings (24) and the drive shaft (37) is also free of lateral guidance forces in a known manner is coupled to the cylinder drum (15).

2. Axial piston pump according to claim 1, characterized in that the drive shaft (37) is in a part (3) fixed to the housing the pump overhung and with the cylinder drum (15) in a known manner Is connected longitudinally displaceable, but not rotatable.

3. Axial piston pump according to claim 1 or 2, characterized in that the axes (20) of the cylinders (17) penetrate the control plate (4) on a circle (21) around the axis of rotation of the cylinder drum, which is defined by the centers of area (22, 23) the control slots (5, 6) goes. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 910 239, 886 835, 940199; German Auslegeschrift No. 1032 098; Swiss Patent No. 334 059; British Patent Nos. 580177, 580 593; U.S. Patent No. 2,901979.