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Title:
CENTRIFUGALLY CONTROLLED HYDRAULIC PUMP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/040868
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hydraulic pump device (100) comprising a pump block (10), in which a plurality of cylinder rolls (11, 110, 1100) is rotatably mounted about a drive shaft (12). According to the invention, each cylinder roll (11, 110, 1100) is mounted so that it can be displaced in a decentred manner in relation to the drive shaft (12) and a plurality of hydraulic pump units (13) is provided in the pump block (10), each respective unit having a piston (15) that is mounted in a hollow cylinder (14), the end of said piston that lies opposite the cylinder being provided with a plunger (16), which lies adjacent to the outer surface of one of the cylinder rolls (11, 110, 1100). A device (110) is provided, which is used to control the decentring of the cylinder rolls (11, 110, 1100) in relation to the drive shaft (12). The invention is characterised in that the power of the hydraulic pump device (100) can be continuously adjusted between 0 and a maximum value, without the intervention of coupling units.

Inventors:
LAEMMLE HANS (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/004396
Publication Date:
May 23, 2002
Filing Date:
December 09, 2000
Export Citation:
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Assignee:
LAEMMLE HANS (DE)
International Classes:
F04B1/053; F04B49/12; (IPC1-7): F04B49/12; F04B1/053
Foreign References:
BE484038A
FR1563223A1969-04-11
DE343886C
DE1528496A11970-07-16
DE4134184A11993-04-22
US3827831A1974-08-06
Attorney, Agent or Firm:
Bender, Ernst Albrecht (Bahnhofstr. 29 Biberach, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. HydraulikpumpenVorrichtung mit einem Pumpenblock, in dem eine Mehrzahl von Zylinderwalzen auf einer drehbaren Antriebswelle gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zylinderwalze bezüglich der Antriebswelle dezentrierbar verschiebbar angeordnet ist, und in dem Pumpenblock eine Mehrzahl von Hydraulikpumpeneinheiten vorgesehen sind, die jeweils einen in jeweils einem Hohlzylinder gelagerten Kolben aufweisen, dessen hohlzylinderfernes Ende mit einem Stößel versehen ist, der an eine Manteloberfläche einer der Zylinderwalzen angrenzend gelagert ist, und eine Einrichtung vorgesehen ist, mit der die Dezentrierung der Zylinderwalzen bezüglich der Antriebswelle steuerbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vier Zylinderwalzen gleicher Masse vorgesehen sind, die bei Dezentrierung gegenüber der Antriebswelle paarweise in gleiche Richtung und paarweise in entgegengesetzte Richtung verschiebbar angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte der vier Zylinderwalzen zu einer Zylinderwalze zusammengefügt sind, wobei die beiden anderen Zylinderwalzen im Bereich der beiden Stirnflächen dieser Zylinderwalze angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle als Vierkantrohr ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Steuern der Dezentrierung der Zylinderwalzen eine Verschiebeeinheit enthält, die in der hohl ausgeführten Antriebswelle in Axialrichtung verschiebbar gelagert ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinheit als Verschiebestange ausgeführt ist und eine Mehrzahl von bezüglich ihrer Längsachse schräg angeordneten Verschiebeplatten aufweist, die mit Verschiebebolzen zusammenwirken, die jeweils in einer Aussparung der Zylinderwalzen feststehend angeordnet sind und durch entsprechende Bohrungen in der Antriebswelle geführt sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinheit als Zahnstange ausgeführt ist und mit einer Schraube kämmt, die bei Drehung auf eine in der Aussparung der Zylinderwalze fest angeordnete Gewindestange wirkt, deren Position bezüglich der Schraube durch Drehen der Schraube änderbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Hydrauliköls mittels einer fliehkraftgesteuerten ÖldruckRegeleinrichtung einstellbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die fliehkraftgesteuerte ÖldruckRegeleinrichtung mit der Antriebswelle gekoppelt ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Steuern der Dezentrierung der Zylinderwalzen die Drehzahl der Antriebswelle erfassende Sensoren und von diesen gesteuerte elektrische Einrichtungen enthält.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Steuern der Dezentrierung der Zylinderwalzen numerisch gesteuerte elektrische Einrichtungen enthält.
Description:
FLIEHKRAFTGEREGELTE HYDRAULIKPUMPE Die Erfindung betrifft eine Hydraulikpumpen-Vorrichtung mit einem Pumpenblock, in dem eine Mehrzahl von Zylinderwalzen auf einer drehbaren Antriebswelle gelagert sind.

Hydraulikpumpen-Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt und werden für unterschiedlichste Verwendungszwecke eingesetzt. Die bekannten Hydraulikpumpen-Vorrichtungen weisen jedoch durchweg den Nachteil auf, dass sie eine optimale Leistung nur in einem eng bemessenen Drehzahlbereich erzeugen, so dass für eine Kraftübertragung auf eine Antriebswelle ein Zwischenschalten von Kupplungseinheiten notwendig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hydraulikpumpen- Vorrichtung zu schaffen, deren Leistung ohne

Zwischenschaltung von Kupplungseinheiten zwischen 0 und einem Maximalbetrag stufenlos einstellbar ist.

Für eine Hydraulikpumpen-Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass jede Zylinderwalze bezüglich der Antriebswelle dezentrierbar verschiebbar angeordnet ist, und in dem Pumpenblock eine Mehrzahl von Hydraulikpumpeneinheiten vorgesehen sind, die jeweils einen in jeweils einem Hohlzylinder gelagerten Kolben aufweisen, dessen hohlzylinderfernes Ende mit einem Stößel versehen ist, der an eine Manteloberfläche einer der Zylinderwalzen angrenzend gelagert ist, und eine Einrichtung vorgesehen ist, mit der die Dezentrierung der Zylinderwalzen bezüglich der Antriebswelle steuerbar ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der erfindungsgemäßen Hydraulikpumpen-Vorrichtung wird durch die Merkmalskombination, dass jede Zylinderwalze bezüglich der Antriebswelle dezentrierbar verschiebbar angeordnet ist, und in dem Pumpenblock eine Mehrzahl von Hydraulikpumpeneinheiten vorgesehen sind, die jeweils einen in jeweils einem Hohlzylinder gelagerten Kolben aufweisen, dessen hohlzylinderfernes Ende mit einem Stößel versehen ist, der an eine Manteloberfläche einer der Zylinderwalzen angrenzend gelagert ist, und eine Einrichtung vorgesehen ist, mit der die Dezentrierung der Zylinderwalzen bezüglich der Antriebswelle steuerbar ist, erreicht, dass das Ausmaß der Schwingungsauslenkung der in den Hohlzylindern der Hydraulikpumpen-Einheiten gelagerten Kolben über eine Dezentrierung der Zylinderwalzen bezüglich der Antriebswelle über einen weiten Bereich steuerbar ist, so

dass auch die von den Hydraulikpumpen-Einheiten gelieferte Leistung über einen weiten Bereich stufenlos einstellbar bzw. steuerbar oder regelbar ist. Der Leistungsbereich ist dabei durch die Formgebung der Hohlzylinder der jeweiligen Hydraulikpumpen-Einheiten vorgebbar, wobei der Leistungsbereich proportional ist zur Länge der jeweiligen Hohlzylinder und der damit gekoppelten Dezentrierbarkeit der Zylinderwalzen bezüglich der Antriebswelle. Die insgesamte Leistung der erfindungsgemäßen Hydraulikpumpen- vorrichtung ist über die Anzahl der vorgesehenen Zylinderwalzen bzw. der damit gekoppelten Hydraulikpumpen- Einheiten festlegbar.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydraulikpumpen-Vorrichtung ist vorgesehen, dass vier Zylinderwalzen gleicher Masse vorgesehen sind, die bei Dezentrierung gegenüber der Antriebswelle paarweise in gleiche Richtung und paarweise in entgegengesetzte Richtung verschiebbar angeordnet sind.

Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Gewichtsverteilung der Zylinderwalzen bezüglich der Antriebswelle so ausbalanciert ist, dass ein ruhiger Lauf der Antriebswelle ermöglicht ist. Vorzugsweise sind bei dieser Ausgestaltung zwei benachbarte der vier Zylinderwalzen zu einer Zylinderwalze zusammengefügt, wobei die beiden anderen Zylinderwalzen im Bereich der beiden Stirnflächen dieser Zylinderwalze angeordnet sind. Auf diese Weise ist die Fertigung von nur drei Zylinderwalzen notwendig.

Die Antriebswelle der erfindungsgemäßen Hydraulikpumpen- Vorrichtung ist vorzugsweise als Vierkantrohr ausgebildet ist. Dadurch ist eine robuste Lagerung der Antriebswelle in

den Zylinderwalzen sichergestellt. Die Antriebswelle kann dabei hohl ausgeführt sein, so dass durch sie hindurch ein Hydrauliköl oder ein schwereres Flüssigkeitsmedium wie beispielsweise Quecksilber fließen kann, über dessen Druck die Einrichtung zum Steuern der Dezentrierung steuerbar ist.

Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass die Einrichtung zum Steuern der Dezentrierung der Zylinderwalzen eine Verschiebeeinheit enthält, die in der hohl ausgeführten Antriebswelle in Axialrichtung verschiebbar gelagert ist, wobei eine Verschiebung der Verschiebeeinheit über den Druck des im Inneren der hohlen Antriebswelle befindlichen Hydrauliköles oder anderen Flüssigkeitsmediums regelbar ist.

Die Verschiebeeinheit kann dabei beispielsweise als Verschiebestange ausgeführt sein und eine Mehrzahl von bezüglich ihrer Längsachse schräg angeordneten Verschiebeplatten aufweisen, die mit Verschiebebolzen zusammen wirken, die jeweils in einer Aussparung der Zylinderwalzen feststehend angeordnet sind und durch entsprechende Bohrungen in der Antriebswelle geführt sind.

Mit dieser Ausführung ist eine sehr robuste Steuerung der Position der Zylinderwalzen bezüglich der Antriebswelle ermöglicht.

Alternativ kann die Verschiebeeinheit als Zahnstange ausgeführt sein und mit einer Schraube kämmbar angeordnet sein, die bei Drehung auf eine in der Aussparung der Zylinderwalze fest angeordnete Gewindestange wirkt, deren Position bezüglich der Schraube durch Drehen der Schraube änderbar ist. Mit dieser Ausführung ist eine sehr genau

Steuerung der Position der Zylinderwalzen bezüglich der Antriebswelle ermöglicht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydraulikpumpen-Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Druck des Hydrauliköls bzw. eines anderen Flüssigkeitsmediums, mit dem die Steuerung der Position der Zylinderwalzen bezüglich der Antriebswelle erfolgt, mittels einer fliehkraftgesteuerten Öldruck- Regeleinrichtung bzw. einer Regeleinrichtung für ein anderes Flüssigkeitsmedium einstellbar ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser erfindungsgemäßen Hydraulikpumpen-Vorrichtung ist vorgesehen, dass die fliehkraftgesteuerte Öldruck- Regeleinrichtung bzw. die Regeleinrichtung für ein anderes Flüssigkeitsmedium mit der Antriebswelle gekoppelt ist.

Alternativ zu Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Hydraulikpumpen-Vorrichtung, bei denen die Steuerung der Position der Zylinderwalzen bezüglich der Antriebswelle mittels eines Hydrauliköls oder eines anderen Flüssigkeitsmediums geregelt ist, kann vorgesehen sein, dass die Verschiebeeinheit mittels Sensor-oder numerisch gesteuerter elektrischer Einrichtungen bewegbar ist.

Die erfindungsgemäße Hydraulikpumpen-Vorrichtung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen :

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydraulikpumpen-Vorrichtung in einer Querschnitts- ansicht ; Fig. 2 die in Figur 1 dargestellte bevorzugte Ausführungs- form der erfindungsgemäßen Hydraulikpumpen- Vorrichtung in einem Längsschnitt ; Fig. 2A die in Figur 2 dargestellte bevorzugte Ausführungs- form der erfindungsgemäßen Hydraulikpumpen- Vorrichtung in einer anderen Phase eines Betriebsablaufes ; Fig. 3 die Antriebswelle der in den Figuren 1 und 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydraulikpumpen-Vorrichtung in einer Querschnittsansicht ; Fig. 4 eine fliehkraftgesteuerte Öldruck-Regeleinrichtung der einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydraulikpumpen-Vorrichtung in einer Querschnittsansicht ; Fig. 5 eine als Verschiebestange ausgeführte Verschiebe- einheit der erfindungsgemäßen Hydraulikpumpen- Vorrichtung in einer Querschnittsansicht ; Bei der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Hydraulikpumpen-Vorrichtung 100 sind in einem Pumpenblock 10 eine Mehrzahl von Zylinderwalzen 11,11', 11"um eine Antriebswelle 12 drehbar gelagert, wobei jede Zylinderwalze 11,11', 11''bezüglich der Antriebswelle 12 dezentriert verschiebbar angeordnet ist. In der Wandung des

Pumpenblocks 10 sind eine Mehrzahl von Hydraulikpumpeneinheiten 13 angeordnet, die jeweils einen jeweils in einem Hohlzylinder 14 gelagerten Kolben 15 aufweisen, dessen hohlzylinderfernes Ende mit einem Stößel 16 versehen ist, der an eine Manteloberfläche einer der Zylinderwalzen 11,11'oder 1''angrenzend gelagert ist.

Die Hydraulikpumpen-Vorrichtung 100 enthält als Steuerelement eine in Figur 5 im Detail dargestellte Einrichtung 110, mit der die Dezentrierung der Zylinderwalzen 11,11', 11"bezüglich der Antriebswelle 12 steuerbar ist.

Bei der dargestellten Hydraulikpumpen-Vorrichtung 100 sind zwei benachbarte von vier Zylinderwalzen 11,11'erster Teil und 11'zweiter Teil, 11''zu einer Zylinderwalze 11' zusammengefügt sind, wobei die beiden anderen Zylinderwalzen 11 und 11''im Bereich der beiden Stirnflächen dieser Zylinderwalze 11'angeordnet sind und wobei die Zylinderwalzen 11 und 11''einerseits und die Zylinderwalze 11'andererseits bei Dezentrierung gegenüber der Antriebswelle jeweils paarweise in unterschiedliche Richtung verschiebbar angeordnet sind.

Wie in Figur 3 ersichtlich ist die Antriebswelle 12 als hohles Vierkantrohr ausgebildet, und die Einrichtung 110 zum Steuern der Dezentrierung der Zylinderwalzen enthält eine Verschiebeeinheit 120, die in der Antriebswelle 12 in Axialrichtung verschiebbar gelagert ist. Ein Verschieben der Verschiebeeinheit 120 ist dabei über ein Hydrauliköl bewirkbar, das innerhalb der Höhlung 12'der Antriebswelle 12 vorgesehen ist und an eine Stirnfläche 120'der abgedichtet gelagerten Verschiebeeinheit 120 angrenzt. Das Ausmaß einer Verschiebung der Verschiebeeinheit 120 ist

dabei über den Druck des in der Höhlung 12'der Antriebswelle 12 gelagerten Hydrauliköles einstellbar. In der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform der Verschiebeeinheit ist diese als Verschiebestange 120 ausgeführt und weist drei bezüglich ihrer Längsachse schräg angeordnete Verschiebeplatten 220 auf, von denen nur eine dargestellt ist, die jeweils mit Verschiebebolzen 50 zusammen wirken, die jeweils in einer Aussparung 150 der Zylinderwalzen 11,11', 11''feststehend angeordnet sind und durch entsprechende Bohrungen in der Antriebswelle geführt sind. Dabei ist für jede der Zylinderwalzen 11,11' und 11''jeweils eine Verschiebeplatte 220 mit einem entsprechenden Verschiebebolzen 50 vorgesehen.

Bei der in Figur 6 dargestellten Ausführungsform ist die Verschiebeeinheit als nicht dargestellte Zahnstange ausgeführt, wobei diese mit einer Schraube 51 kämmt, die bei Drehung auf eine in der Aussparung 150 der Zylinderwalze 11 fest angeordnete Gewindestange 50'wirkt, deren Position bezüglich der Schraube durch Drehen der Schraube 51 änderbar ist, um eine Dezentrierung der Zylinderwalze 11 zu bewirken.

Figur 4 zeigt eine Einrichtung, mit der der Druck des in der Höhlung der Antriebswelle vorhandenen Hydrauliköls mittels einer fliehkraftgesteuerten Öldruck- Regeleinrichtung 400 einstellbar ist, wobei die fliehkraftgesteuerte Öldruck-Regeleinrichtung 400 direkt mit der Antriebswelle 12 gekoppelt ist. Die Einrichtung 400 enthält einen mit Hydrauliköl 420 gefüllten Hohlblock 410, der eine Mehrzahl von Hydrauliköl-Kommunikationskanälen 430 aufweist, über die das sich bei Rotation des Hohlblocks 410 in die achsenfernen Bereiche des Hohlblocks gedrückte

Hydrauliköl in die Höhlung 12'der Antriebswelle 12 gelangt. Da der Druck des Hydrauliköls 420 in den achsenfernen Bereichen des Hohlblocks mit der Rotationsgeschwindigkeit des Hohlblocks ansteigt, ist der Druck des Hydrauliköls 420 auf die Stirnfläche der Verschiebeeinheit 120 über die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle 12 steuerbar bzw. regelbar.

Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche definierten erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.