DE10028368A1 - Radialkolbenpumpe - Google Patents

Abstract

Bei einer Radialkolbenpumpe (2) mit im Pumpengehäuse (7) sternförmig angeordneten Pumpenelement (10), denen jeweils ein vom Medium betätigtes Einlass- (11) und Auslassventil (12) zugeordnet ist, sind die Ventile (11, 12) an der Außenseite der Pumpenelemente (10) und die Einlassventile (11) koaxial mit den Pumpenkolben (13) angeordnet. Alle Einlassventile (11) sind mit einem am Pumpengehäuse (7) umlaufenden, gemeinsamen Einlasssammelkanal (20) verbunden. Um einen vereinfachten, flexiblen und funktionssicheren Aufbau bei hohem Wirkungsgrad und geringer Geräuschemission zu erreichen, sind die Pumpenelemente (10) von außen als komplette Einheit von Zylinderbüchse (15), Pumpenkolben (13) und Einlassventil (11) in eine Bohrung (16) des Pumpengehäuses (7) eingesetzt und darin fixiert, und ist der Einlasssammelkanal (20) als nach außen offene Nut (21) ausgeführt, welche durch eine nach der Montage der Pumpenelemente (10) auf das Pumpengehäuse (7) aufgesetzte Abdichtung (22) abgeschlossen ist und über zumindest eine Bohrung (23) im Pumpengehäuse (7) mit dem Tank (4) in Verbindung steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe, mit mehreren, in einem Pumpengehäuse im wesentlichen sternförmig um eine Exzenterwelle angeordneten Pum­ penelementen, denen jeweils ein vom zu pumpenden Medium betätigtes Einlass- und Auslassventil zugeordnet ist, wobei die Einlassventile und die Auslassventile jeweils an der der Exzenterwelle abgewandten Außenseite der Pumpenelemente und die, jeweils in einer durchgehenden Verlängerung der Zylinderbohrung der Pumpenelemente angeordneten Einlassventile mit ihrer Durchflussrichtung jeweils im wesentlichen koaxial mit den Pumpenkolben angeordnet sind, und wobei alle Einlassventile mit einem außen am Pumpengehäuse umlaufenden, gemeinsamen Einlass-Sammelkanal verbunden sind.

Radialkolbenpumpen der einfachsten Bauart, wie sie beispielsweise bei kleinen, vom Antriebsmotor unabhängigen, elektrisch betriebenen Hydraulikaggregaten zur Betätigung von Fahrzeugverdecken oder dergleichen schon seit längerer Zeit Anwendung finden, werden ohne Ventilsteuerung betrieben, was zwar den konstruktiven Aufwand sehr niedrig hält, aber auch nur geringe Wirkungsgrade erlaubt. Durch die beim Auf- bzw. Zusteuern der jeweiligen einzelnen Pumpenelemente vorliegenden ungünstigen Druckverhältnisse entstehen darüber hinaus zufolge von Druckimpulsen Geräusche in der gesamten angeschlossenen Hydraulik, die unerwünscht und störend sind.

Beispielsweise aus der DE 197 26 572 A1, der DE 197 25 563 A1 oder auch der DE 197 25 564 A1 sind Radialkolbenpumpen bekannt geworden, bei denen Einlass- und Auslass-Seite jedes Pumpenelementes mit selbsttätigen Rückschlagventilen versehen sind, was den Wirkungsgrad dieser auch oft als Kraftstoff-Hochdruckpumpen in sogenannten Common-Rail-Einspritzsystemen von Brennkraftmaschinen verwendeten Pumpen ver­ bessert und das Betriebsgeräusch senkt. Nachteilig sind bei diesen bekannten Anordnungen aber insbesonders die hohen Tot- bzw. Schadräume bedingt durch die Anordnung der Ventile sowie auch der relativ komplizierte konstruktive Aufbau, der Herstellung, Montage und Wartung verteuert und die Schadensanfälligkeit erhöht.

Weiters ist beispielsweise aus der WO 99/19621 eine Radialkolbenpumpe der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei der die Einlassventile und die Auslassventile jeweils an der Außenseite der Pumpenelemente angeordnet sind, wobei die Einlassventile mit Ihrer Durchflussrichtung im wesentlichen koaxial mit dem Pumpenkolben und die Auslassventile mit Ihrer Durchflussrichtung jeweils im wesentlichen parallel zur Exzenterwelle seitlich angeordnet sind. Im Gegensatz zu den oben angesprochenen bekannten Anordnungen, bei denen das Einlassventil auf der der antreibenden Exzenterwelle zugewandten Innenseite der Pumpenelemente und das Auslassventil gegenüberliegend an der abgewandten Außenseite der Pumpenelemente angeordnet ist - womit sich dazwischen über die gesamte Länge des Pumpenelementes zufolge der immer gegebenen Restelastizität des zu pumpenden Mediums ein den Wirkungsgrad negativ beeinflussender Schadraum ergibt - sind hier nun die beiden für die Funktion der Pumpe erforderlichen Ventile an der gleichen Außenseite der Pumpenelemente angeordnet, was eine Verringerung dieses Schadraums und damit eine Erhöhung des Wirkungsgrades ermöglicht.

Nachteilig bei dieser bekannten Anordnung, welche zur Kraftstoff-Hoch­ druckversorgung insbesonders bei den oben bereits angesprochenen Common- Rail-Einspritzsystemen konzipiert ist, bei denen teilweise mit Drücken von 1000 bar und mehr gearbeitet wird, ist der hauptsächlich zur Bewältigung dieser hohen Drücke erforderliche Aufwand hinsichtlich der zuverlässigen Dichtheit, der spezielle Konstruktionen bzw. Anordnungen der Ventile, der Verschraubungen, der Abdichtungen usw. erfordert. Für die eingangs genannten hydraulischen Anwendungen speziell im Bereich der Betätigung von Fahrzeugverdecken oder dergleichen, bei denen mit Betriebsdrücken des Hydraulikmediums im Bereich von zumeist etwa 20 bis 40 bar durchaus das Auslangen gefunden wird, stehen andere Kriterien für die Konstruktion im Vordergrund - speziell ist hier nur einfacher und kostengünstiger Aufbau, Montage- und Wartungsfreundlichkeit und dergleichen zu nennen.

Als komplette Einheiten aufgebaute Pumpenelemente sind zwar beispielsweise aus der DE 197 32 748 an sich bekannt, doch nicht für Radialkolbenpumpen mit den dort notwendigen Besonderheiten. Darüber hinaus sind diese Pumpenelemente als nicht mehr zerstörungsfrei zerlegbare Einheiten ausgebildet, die auch in die dafür vorgesehenen Zylinderbohrungen des Pumpengehäuses eingepresst und daher nur unter Beschädigung wieder entfernbar sind. Schließlich ist auch der DE 197 32 748 kein Hinweis zu entnehmen, die Pumpenelemente in Bohrungen einzusetzen, die durch einen umlaufenden Einlass- Sammelkanal miteinander verbunden sind.

Ein derartiger Einlass-Sammelkanal ist aus der EP 304 750 A1 zwar an sich bekannt, welcher aber nicht als am Pumpengehäuse umlaufende Nut ausgeführt ist und wobei seine Abdeckung auch nicht durch eine von anderen Gehäuseteilen getrennte und unabhängig vom Zusammenbau des eigentlichen Pumpengehäuses aufgesetzte Abdichtung ausgeführt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Radialkolbenpumpe der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die erwähnten Nachteile der bekannten derartigen Anordnungen vermieden werden und dass insbesonders ein weiter vereinfachter, flexibler und funktionssicherer Aufbau bei hohem Wirkungsgrad und geringer Geräuschemission möglich wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Radialkol­ benpumpe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Pumpenelemente von außen als komplette Einheit von Zylinderbüchse, Pumpenkolben und Einlassventil in eine Bohrung des Pumpengehäuses eingesetzt und darin fixiert sind, und dass der Einlass- Sammelkanal als nach außen offene Nut ausgeführt ist, welche durch eine nach der Montage der Pumpenelemente auf das Pumpengehäuse aufgesetzte Abdichtung ab­ geschlossen ist und über zumindest eine Bohrung im Pumpengehäuse mit dem Tank in Verbindung steht. Die Pumpenelemente sind damit auf sehr montage- und wartungsfreundliche Art als komplette Einheit von außen in eine entsprechende Bohrung des Pumpengehäuses einsetzbar. Ähnliche Konstruktionen sind beispielsweise aus der WO 99/23387, der EP 0 913 578 A oder auch der WO 99/25978 bekannt, wobei aber dort zum Teil sehr unterschiedliche Ventilanordnungen vorliegen bzw. Probleme mit der einlass­ seitigen Versorgung mehrerer gemeinsam angetriebener Pumpenelemente nicht auftreten oder zumindest nicht angesprochen sind. Durch die hier nun erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung ergibt sich die sehr vorteilhafte Möglichkeit die radialen Bohrungen zur Aufnahme der Pumpenelemente im Pumpengehäuse außen am Pumpengehäuse durch eine nach außen offene Nut zu verbinden, womit auf einfachste Weise die Verbindung der Einlass-Seite aller Pumpenelemente mit dem Tank sichergestellt ist. Es ergibt sich damit eine sehr einfache, montage- und wartungsfreundliche Konstruktion, die zufolge der einfachen Führung von Zu- und Ableitungen auch nur geringe Strömungswiderstände bietet. Da der Einlass-Sammelkanal praktisch drucklos ist, ist seine Herstellung und Abdichtung auf die beschriebene Weise völlig unkritisch und kann durch einen separaten, speziell auf die Abdichtung ausgelegten Bauteil verwirklicht werden, der den jeweiligen Bedingungen optimal angepasst ist. Die den Betriebsdruck aufweisende Auslassleitung verläuft im Pumpengehäuse und kann auf übliche Weise entsprechend abgedichtet werden.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zumindest die Einlassventile (und bedarfsweise auch die Auslassventile) von in die jeweiligen Aufnahmebohrungen eingesetzten Rückschlagventilpatronen gebildet, was Herstellung, Montage und Wartung sehr vereinfacht.

Die Pumpenkolben können nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung jeweils mittels an den Zylindern der Pumpenelemente gehaltener und abgestützter Federn in den vormontierten Pumpenelementen gehalten und im zusammengebauten Zustand der Radialkolbenpumpe gegen einen auf der Exzenterwelle gelagerten Gleitstein gedrückt sein. Damit ist einerseits der Zusammenhalt und Einbau der vormontierten Pumpenelement- Einheiten gesichert und andererseits ein spielfreier Betrieb möglich.

Nach einer besonders bevorzugten weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Exzenterwelle samt Gleitstein mittels Gegengewichten ausgewuchtet und diese vormontierte Antriebseinheit in eine zentrale Bohrung des Pumpengehäuses von der Seite des Antriebsmotors her eingesetzt ist. Dieses Auswuchten kann auf an sich bekannte Weise mit einem oder mehreren Auswuchtgewichten erfolgen und verringert drastisch die ansonsten auftretenden Vibrationen in der Pumpe, die sich auf bereits beschriebene Weise auch im gesamten Hydraulikkreis negativ und störend auswirken können. Die gesamte vormontierte Antriebseinheit kann dann sehr einfach im Pumpengehäuse montiert werden, wonach nur noch der Antriebsmotor angekoppelt werden muss.

Die Erfindung wird im folgenden noch anhand des in der Zeichnung teilweise schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei einen teilweisen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe, eingebaut in einem Hydraulik-Kleinaggregat, Fig. 2 zeigt einen teilweisen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein vormontiertes Pumpenelement der Radialkolbenpumpe nach den Fig. 1 und 2 in vergrößertem Maßstab, Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch die vormontierte Antriebseinheit der Radialkolbenpumpe nach den Fig. 1 und 2 in vergrößertem Maßstab und Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Antriebseinheit nach Fig. 4.

Die Radialkolbenpumpe 2 ist hier - wie insbesonders aus Fig. 1 ersichtlich ist - als Teil eines Hydraulik-Kleinaggregates 1 ausgebildet, welches neben der Pumpe 2 auf der in der Darstellung nach Fig. 1 rechten Seite einen aufgesetzten und mittels eines Dichtringes 3 abgedichteten, becherförmigen Tank 4 und auf der gegenüberliegenden linken Seite einen angeflanschten Antriebsmotor 6 aufweist. Der den Innenraum an dieser Seite abdichtende Dichtring ist mit 5 bezeichnet. Das Pumpengehäuse 7 ist hier auch zur Auf­ nahme zumindest eines Teiles der Steuerelemente (Steuerventile, Druckbe­ grenzungsventile, Rückschlagventile und dergleichen) ausgebildet, die bei der Verwendung eines derartigen Kleinaggregates beispielsweise zur Betätigung eines Cabrio-Verdeckes benötigt werden - lediglich eines dieser Steuerelemente ist in Fig. 1 ersichtlich und mit 8 bezeichnet. Nicht dargestellt sind hier die hydraulischen Anschlussleitungen zu den Verbrauchern (Betätigungszylinder . . .) sowie elektrische Anschlussleitungen zum Antriebsmotor 6 oder Befestigungsteile für das gesamte Kleinaggregat.

Die Radialkolbenpumpe 2 selbst weist hier drei im Pumpengehäuse 7 sternförmig um eine Exzenterwelle 9 angeordnete Pumpenelemente 10 auf, denen jeweils ein vom zu pumpenden Medium betätigtes Einlass- (11) und Auslassventil 12 zugeordnet ist, welche zusammen an der der Exzenterwelle 9 abgewandten Außenseite der Pumpenelemente 10 angeordnet sind. Die Einlassventile 11 sind dabei mit Ihrer Durchflussrichtung koaxial mit dem Pumpenkolben 13 und die Auslassventile mit Ihrer Durchflussrichtung parallel zur Exzenterwelle 9 seitlich angeordnet, wodurch sich ein sehr geringer Schadraum in den Pumpenelementen 10 ergibt. Die Einlassventile 11 sind jeweils in einer durchgehenden Verlängerung der Zylinderbohrung 14 (siehe auch Fig. 3) der Pumpenelemente 10 angeordnet und als in die jeweiligen Aufnahmebohrungen eingesetzte Rückschlagventilpatronen ausgebildet. Die Ausgestaltung derartiger Rückschlagventilpatronen (beispielsweise mit gegen einen runden Sitz federbelasteter Kugel) ist bekannt und deshalb hier nicht näher dargestellt.

Die Pumpenelemente 10 sind in der in Fig. 3 dargestellten Anordnung als komplette Einheit von Zylinderbüchse 15, Pumpenkolben 13 und Einlassventil 11 von außen her in eine Bohrung 16 des Pumpengehäuses 7 eingesetzt. Die Pumpenkolben 13 sind über einen aufgesetzten Gleitteller 17 und eine an diesem Gleitteller 17 sowie an der Unterseite der Zylinderbüchse 15 unter radialer Vorspannung gehaltene und abgestützte Feder 18 (siehe insbesonders Fig. 3) in den vormontierten Pumpenelementen 10 gehalten und werden im zusammengebauten Zustand der Radialkolbenpumpe gegen einen auf der Exzenterwelle 7 gelagerten Gleitstein 19 gedrückt, womit der Gleitstein 19 die Hubbewegungen der Exzenterwelle 7 auf die Pumpenkolben 13 überträgt und es dabei nur mehr zu einer seitlichen Gleitbewegung zwischen dem Gleitteller 17 und der ent­ sprechenden Fläche des Gleitsteines 19 kommt.

Alle Einlassventile 11 an der Außenseite der Pumpenelemente 10 sind mit einem gemeinsamen Einlass-Sammelkanal 20 im Pumpengehäuse 7 verbunden, welcher als außen am Pumpengehäuse umlaufende, die Bohrungen 16 zur Aufnahme der Pumpenelemente 10 verbindende, nach außen offene Nut 21 ausgeführt ist, die durch eine nach der Montage der Pumpenelemente 10 aufgesetzte ringförmige Abdichtung 22 abgeschlossen ist und über zumindest eine Bohrung 23 im Pumpengehäuse 7 mit dem Innenraum des Tanks 4 in Verbindung steht. Vor dem Aufsetzen der ringförmigen Abdichtung 22 werden die eingesetzten Pumpenelemente 10 einfach mittels eines Sicherungsringes 24 in den Bohrungen 16 fixiert.

Die Auslassventile 12 sind in unmittelbarer Nähe der Pumpenelemente 10 in den im Pumpengehäuse 7 vorgesehenen Auslassleitungen 25 angeordnet. Sie können auf in Fig. 1 ersichtliche Weise bei noch nicht aufgesetztem Antriebsmotor 6 von der linken Seite her in die entsprechende Bohrung der Auslassleitung 25 eingesetzt werden, welche dann außen mittels eines Verschluss-Stopfens 26 abgeschlossen wird. Die Weiterführung der Auslassleitung 25 zur erwähnten Steuerung des Aggregates ist nicht mehr ersichtlich.

Die Pumpenkolben 13 sind mit großer Überdeckung relativ zur Zylinderbohrung 14 in der Zylinderbüchse 15 ausgebildet, womit bei gleichbleibend gutem Wirkungsgrad die Toleranzen zwischen Zylinderbohrung und Kolbenaußenseite vergrößert werden können, was eine einfachere und damit kostengünstigere Herstellung bzw. auch die Verwendung beispielsweise von weniger harten Materialien und damit ebenfalls Kosteneinsparungen erlaubt. Die Ausgangsseite der Pumpenelemente 10 ist im eingesetzten Zustand mittels oberhalb und unterhalb der Auslassleitung 25 vorgesehener Dichtringe 27 abgedichtet. Auf der Einlass-Seite sind gemäß Fig. 1 links und rechts der umlaufenden Nut 21 Dichtringe 28 am Pumpengehäuse 7 aufgezogen, welche diesen nur Tankdruck aufweisenden Bereich zusammen mit der Abdichtung 22 abschließen.

Die Exzenterwelle 9 samt Gleitstein 19 ist gemäß Fig. 4 und 5 mittels Gegen­ gewichten 29, 30 ausgewuchtet, wobei hier das Gegengewicht 29 zur Ermöglichung des Aufschiebens des Gleitsteins 19 abnehmbar ist, wogegen das Gegengewicht 30 mit der Exzenterwelle 7 einstückig ist. Die vormontierte Einheit aus Exzenterwelle 9, Gleitstein 19, Gegengewicht 29 und Lager 31 (siehe Fig. 4) kann bei der Montage der Pumpe von der Seite des noch nicht aufgesetzten Antriebsmotors 6 her in eine zentrale Bohrung 32 des Pumpengehäuses 7 eingesetzt werden. Danach wird der gemäß Fig. 1 links vom Gleitstein 19 liegende Träger 33 samt Lager 34 eingeschoben und mit einem Sicherungsring 35 in der Bohrung 32 fixiert. Danach können die Pumpenelemente 10 wie beschrieben von außen her in die Bohrungen 16 eingebaut und mittels der Sicherungsringe 24 fixiert werden. Nach Aufschieben der Abdichtung 22 und des Tanks 4 ist die Montage auf der gemäß Fig. 1 rechten Seite abgeschlossen. Nach Einschieben der Auslassventile 12 und Anbringen der Verschluss-Stopfen 26 braucht nur noch der mit einer entsprechenden Ausnehmung der Antriebswelle am Antriebszapfen 36 der Exzenterwelle 9 eingreifende Antriebsmotor 6 aufgeschoben und befestigt zu werden, womit die sehr einfache Montage der Radial­ kolbenpumpe abgeschlossen ist.

Claims (4)

1. Radialkolbenpumpe (2), mit mehreren, in einem Pumpengehäuse (7) im wesentlichen sternförmig um eine Exzenterwelle (9) angeordneten Pumpenelementen (10), denen jeweils ein vom zu pumpenden Medium betätigtes Einlaß- (11) und Auslaßventil (12) zugeordnet ist, wobei die Einlaßventile (11) und die Auslaßventile (12) jeweils an der der Exzenterwelle (9) abgewandten Außenseite der Pumpenelemente (10) und die, jeweils in einer durchgehenden Verlängerung der Zylinderbohrung (14) der Pumpen­ elemente (10) angeordneten Einlaßventile (11) mit ihrer Durchflußrichtung jeweils im wesentlichen koaxial mit den Pumpenkolben (13) angeordnet sind, und wobei alle Einlaßventile (11) mit einem außen am Pumpengehäuse (7) umlaufenden, gemein­ samen Einlaßsammelkanal (20) verbunden sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Pumpenelemente (10) von außen als komplette Einheit von Zylinderbüchse (15), Pumpenkolben (13) und Einlaßventil (11) in eine Bohrung (16) des Pumpengehäuses (7) eingesetzt und darin fixiert sind, und daß der Einlaßsam­ melkanal (20) als nach außen offene Nut (21) ausgeführt ist, welche durch eine nach der Montage der Pumpenelemente (10) auf das Pumpengehäuse (7) aufgesetzte Ab­ dichtung (22) abgeschlossen ist und über zumindest eine Bohrung (23) im Pumpen­ gehäuse (7) mit dem Tank (4) in Verbindung steht.

2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Einlaßventile (11) von in die jeweiligen Aufnahmebohrungen eingesetzten Rück­ schlagventilpatronen gebildet sind.

3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Pumpenkolben (13) jeweils mittels an den Zylinderbüchsen (15) der Pumpenelemente (10) gehaltener und abgestützter Federn (18) in den vor­ montierten Pumpenelementen (10) gehalten und im zusammengebauten Zustand der Radialkolbenpumpe (2) gegen einen auf der Exzenterwelle (9) gelagerten Gleitstein (19) gedrückt sind.

4. Radialkolbenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Exzenterwelle (9) samt Gleitstein (19) mittels Gegengewichten (29, 30) ausgewuchtet und diese vormontierte Antriebseinheit in eine zentrale Boh­ rung (32) des Pumpengehäuses (7) von der Seite des Antriebsmotors (6) her einge­ setzt ist.