DE10110072A1 - Hydraulikaggregat - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydraulikaggregat für eine hydraulische Steuer- und/oder Regelvorrichtung, mit einer Pumpe, deren Pumpengehäuse (2) einen Leckageraum (8) mit einer Leckagebohrung (1) aufweist, die in einen Hohlraum (6) eines am Pumpengehäuse (2) fixierten Deckels (3) einmündet, der eine Druckmittelverbindung (13) zur Atmosphäre aufweist. Die Leckagebohrung (1) ist über ein in der Grundstellung geöffnetes Schwimmerventil (2) mit der Atmosphäre verbunden, wobei das Schwimmerventil (2) unter der Wirkung eines hydrostatischen Drucks im Deckel (3) einen Verschluss der Leckagebohrung (1) bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydraulikaggregat für eine hy­ draulische Steuer- und/oder Regelvorrichtung nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 198 51 762 A1 ist bereits ein Hydraulikaggregat der eingangs genannten Art bekannt geworden. Das Hydrauli­ kaggregat weist eine Pumpe auf, deren Leckageraum über ein Rohr in einer Leckagebohrung permanent mit einem Hohlraum eines Deckels verbunden ist. Hierdurch ist unter ungünstigen Betriebsbedingungen des Hydraulikaggregats nicht immer eine funktionsgerechte Be- und Entlüftung als auch eine funkti­ onsgerechte Leckageabfuhr der Pumpe aus dem Leckageraum in den Hohlraum des Deckels gewährleistet. Überdies unterliegt das Rohr sehr engen Fertigungstoleranzen, insbesondere dann, wenn die Öffnung des Rohrs klein ausgeführt ist, was zu ei­ ner Blockierung des Rohrdurchgangs führen kann.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hy­ draulikaggregat der gattungsbildenden Art derart zu verbes­ sern, dass vorgenannte Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Hydraulikaggregat der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen im folgenden aus der Beschreibung eines Aus­ führungsbeispieles anhand mehrerer Zeichnungen hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt der relevanten Bauteile für ein Hydraulikaggregat,

Fig. 2 eine Teilansicht des Hydraulikaggregats nach Fig. 1 in der Schließfunktion des erfindungsgemäßen Schwimmerventils,

Fig. 3 eine Teilansicht des Hydraulikaggregats nach Fig. 1 in der Teiloffenstellung des Schwimmerventils,

Fig. 4a eine vergrößerte, geschnittene Darstellung einer Ventilhülse in einer Seitenansicht,

Fig. 4b eine Draufsicht auf die Ventilhülse.

Die Fig. 1 zeigt die prinzipielle Darstellung eines Hydrau­ likaggregats für eine hydraulische Steuer- und/oder Regel­ vorrichtung, mit einer Pumpe, deren Pumpengehäuse 12 einen Leckageraum 8 mit einer Leckagebohrung 1 aufweist, die in einen Hohlraum 6 eines am Pumpengehäuse 12 fixierten Deckels 3 einmündet, der eine Druckmittelverbindung 13 zur Atmosphä­ re aufweist. Die Leckagebohrung 1 ist erfindungsgemäß mit ei­ nem Schwimmerventil 2 versehen, das entweder unter Atmosphä­ rendruck im Deckel 3 eine Belüftung oder unter Wirkung eines hydrostatischen Drucks im Deckel 3 einen Verschluss der Leckagebohrung 1 bewirkt. In der abbildungsgemäßen Darstel­ lung befindet sich das Schwimmerventil 2 durch Schwerkraft­ wirkung in Offenstellung, wozu die abbildungsgemäße Anord­ nung des Hydraulikaggregats beiträgt. Im Einzelnen weist das Hydraulikaggregat ein blockförmiges Pumpengehäuse 12 auf, in das von oben ein Elektromotor mit einem Exzenter eingefügt ist, der zum Antrieb mehrerer, in der Darstellung nicht ge­ zeigten Pumpenkolben im Pumpengehäuse 12 dient. Somit ent­ spricht der Leckageraum 8 im wesentlichen dem Kurbelraum zur Aufnahme des Pumpenantriebs. Am Boden des Leckageraums 8 schließt sich in Form einer Durchgangsöffnung die Leckage­ bohrung 1 in Richtung auf den Deckel 3 an. Der Deckel 3 be­ findet sich folglich unterhalb des blockförmigen Pumpenge­ häuses 12. Über die an der tiefsten Stelle des Deckels 3 ge­ legene seitliche Druckmittelverbindung 13 ist eine Be- und Entlüftung des Hohlraums 6 und des Leckageraums 8 sicherge­ stellt, wozu sich das Schwimmerventil 2 in der Offenstellung infolge seiner Gewichtskraft an der erhabenen Innenwandung des Deckels 3 abstützt. Diese abgebildete Stellung des Schwimmerventils 2 erlaubt nicht nur über den großzügig be­ messenen Radialabstand zwischen dem Rohrstutzen 5 und der darin beweglichen Ventilhülse 4 des Schwimmerventils 2 eine ungehinderte Be- und Entlüftung der miteinander zu verbin­ denden Hohlräume (Leckageraum 8, Hohlraum 6), sondern auch gleichzeitig einen ungehinderten Durchgang der aus dem Leckageraum 8 kommenden Pumpenflüssigkeit in den Hohlraum 6 des Deckels 3, so dass die eventuell bestehende Pumpenlecka­ ge durch Schwerkraftwirkung entlang der Innenwandung des Deckels 3 zur seitlichen Druckmittelverbindung 13 gelangen kann und von dort auch bei Bedarf aus dem Deckel 3 abgelei­ tet werden kann. Dadurch ist entlang dem Umfang des Schwim­ merventils 2 jederzeit sowohl ein Flüssigkeits- als auch Gasaustausch möglich, solange das Schwimmerventil 2 in der abbildungsgemäßen Offenstellung verharrt. Hingegen be­ schränkt sich die Funktion der Durchgangsöffnung in der Ven­ tilhülse 4 ausschließlich auf den Gasaustausch zwischen dem Hohlraum 6 und dem Leckageraum 8, da an der Ventilhülse 4 eine flüssigkeitsundurchlässige Membran 11 angebracht ist, worauf in der Beschreibung des Schwimmerventils 2 gemäß den Fig. 4a, 4b eingegangen wird.

Der Deckel 3 ist abbildungsgemäß von unten an der Stirnflä­ che des Pumpengehäuses 12 angeflanscht. Der Deckel 3 nimmt bei Bedarf elektrische und/oder elektronische Steuer- und Regelelemente zum Betrieb des Elektromotors als auch bei Be­ darf zum Betrieb mehrerer im Pumpengehäuse 12 angeordneter Magnetventile auf.

Abweichend von der Offenstellung des Schwimmerventils 2 nach Fig. 1 zeigt die Fig. 2 nunmehr die Schließstellung des Schwimmerventils 2, da sich das Hydraulikaggregat in einer Tauchsituation befindet, in der Wasser über die Druckmittel­ verbindung 13 in den Hohlraum 6 des Deckels 3 eingedrungen ist. Unter der Wirkung des hydrostatischen Auftriebs am Schwimmerventil 2 verschließt die zwischen dem Rohrstutzen 5 und dem Bund 9 am Schwimmerventil 2 angeordnete Ringdichtung 10 den zwischen dem Rohrstutzen 5 und der Ventilhülse 4 ge­ legene Spalt (Leckagekanal 7 in Fig. 4a, 4b) flüssigkeits­ dicht.

Aufgrund der gewählten Ventilkonstruktion verbleibt gleich­ zeitig innerhalb des Schwimmerventils 2 eine Luftblase 14, die die Schließbewegung des Schwimmerventils 2 begünstigt. Die Luftblase 14 im Schwimmerventil 2 befindet sich zwischen dem Wasserpegel und der stirnseitig am Schwimmerventil 2 an­ gebrachten Membran 11. Bei einer Abkühlung des Hydraulikag­ gregats erfährt das in dem Leckageraum 8 befindliche Luftvo­ lumen eine Unterdruckwirkung, da ein Druckausgleich durch die mit Wasser benetzte Membran verhindert wird. Das Schwim­ merventil 2 verharrt folglich unverändert in der gewünschten Schließstellung bis der Tauchvorgang beendet ist.

Die Fig. 3 zeigt das Schwimmerventil 2 zu Beginn seiner Öff­ nung, wenn nach Beendigung des Tauchvorgangs das Wasser im Hohlraum 6 über die Druckmittelverbindung 13 wieder zur At­ mosphäre austreten kann, wodurch der hydrostatische Auftrieb am Schwimmerventil 2 zusammenbricht. Durch die anschließend dominierende Gewichtskraft des Schwimmerventils 2 ist erneut die Möglichkeit geschaffen, die Pumpenleckage aus dem Lecka­ geraum 8 über den peripheren Leckagekanal 7 in Richtung des Hohlraums 6 abzulassen, während gleichzeitig über die Mem­ bran 11 ein Gasaustausch zwischen dem Leckageraum 8 bzw. dem sich daran anschließenden Gehäuse des Elektromotors und der Atmosphäre erfolgen kann. Mit abnehmendem Flüssigkeitsstand im Hohlraum 6 bewegt sich die Ventilhülse 4 infolge der Schwerkraftwirkung und ggf. auch zusätzlich durch Vibratio­ nen des Hydraulikaggregats in die vollständig geöffnete Ven­ tilstellung, die bereits aus der Abbildung nach Fig. 1 her­ vorgeht.

Die Fig. 4a zeigt basierend auf den vorherigen Erläuterungen eine vergrößerte Seitenansicht der Ventilhülse 4, die vor­ zugsweise aus einem besonders leichten Material, z. B. aus Polypropylen, besteht, an deren Oberseite eine gasdurchläs­ sige, jedoch den Flüssigkeitsaustausch sperrende, scheiben­ förmige Membran 11 angeordnet ist, die vorzugsweise auf die Ventilhülse 4 aufgeschweißt ist. Gut zu erkennen sind in dieser Seitenansicht die beiderseits des Ventilhülsenkörpers ähnlich einer Längsnut erstreckenden Leckagekanäle 7, an die sich eine Ringdichtung 10 anschließt, die von einem unter­ halb des Rohrabschnitts angeformten Bund 9 nach Art eines Sitzventils getragen wird.

Die Fig. 4b zeigt ausgehend von Fig. 4a die Draufsicht auf die Ventilhülse 4, woraus gut erkennbar das Vierkantaußen­ profil der Ventilhülse 4 hervorgeht, um einen ungehinderten Gasaustausch und Flüssigkeitsablauf in der geöffneten Stel­ lung des Schwimmerventils 2 zu ermöglichen. Koaxial zum Querschnitt der Ventilhülse 4 ist die als Netz bzw. Maschen­ geflecht dargestellte Membran 11 zu erkennen (z. B. Goretex- Membran), während am Bund 9 die Ringdichtung 10 gehalten ist.

Die Erfindung beschreibt somit ein selbsttätiges Schwimmer­ ventil 2, welches in der normalerweise geöffneten Stellung die Belüftung des Elektromotors sowie den ungehinderten Leckageabfluss aus dem Leckageraum 8 der Pumpe gewährlei­ stet. Im Fall einer Tauchsituation schließt das Schwimmer­ ventil 2 selbsttätig und verhindert somit das Eindringen von Wasser in den Leckageraum 8 und in den Elektromotor. Bemer­ kenswert ist die Verwendung der gasdurchlässigen Membran 11, welche nach der Tauchsituation einen Druckausgleich zwischen dem Innenraum des Elektromotors und der Atmosphäre ermög­ licht. Der Druckausgleich ist die Voraussetzung für ein selbsttätiges Öffnen des Schwimmerventils 2.

Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich für das Schwimmerventil 2, wenn es als Ventilhülse 4 gestaltet ist, die in einem Rohrstutzen 5 in der Leckagebohrung 1 gleitend angeordnet ist, wobei sich der Rohrstutzen 5 abschnittsweise in den Hohlraum 6 des Deckels 3 erstreckt. Zwischen dem Rohrstutzen 5 und der Ventilhülse 4 ist wenigstens ein Leckagekanal 7 notwendig, der Leckageflüssigkeit aus dem Leckageraum 8 der Pumpe in der Offenstellung des Schwimmer­ ventils 2 in den Hohlraum 6 des Deckels 3 ablässt.

Eine konstruktiv besonders günstige Herstellung mehrerer Leckagekanäle 7 ist bei Ausbildung der Ventilhülse 4 als Vierkantaußenprofil möglich, dessen Endabschnitt in einen Bund 9 übergeht, an dem zur Bildung eines Ventilsitzes die Ringdichtung 10 angeordnet ist. Die Ringdichtung verschließt unter Wirkung der hydrostatischen Auftriebskraft den Rohr­ stutzen 5 und damit die Leckagekanäle 7.

Wie bereits erwähnt, kommt dem vom Bund 9 entfernt gelegenen Ende der Ventilhülse 4 eine besondere Bedeutung zu, da sie die gasdurchlässige, jedoch flüssigkeitsundurchlässige Mem­ bran 11 aufnimmt, die in der Schließstellung des Schwimmer­ ventils 2 den Leckageraum 8 im Pumpengehäuse flüssigkeits­ dicht vom Hohlraum 6 und Deckel 3 trennt.

Durch die vorgestellte Konstruktion ist es möglich, dass der Rohrstutzen 5 mit dem Schwimmerventil 2 eine vormontierte und vorjustierte, eigenständig handhabbare Baugruppe bildet, dessen Rohrstutzen 5 zu Einstellzwecken des Schwimmerventils 2 abschnittsweise um ein definiertes Einstellmaß in die Leckagebohrung 1 eingepresst ist.

Konstruktiv ist dafür Sorge zu tragen, dass zwischen dem Rohrstutzen 5 und der Innenwand des Deckels 3 ein Axialab­ stand vorgesehen ist, der wenigstens so groß ist wie der Ar­ beitshub des Schwimmerventils 2, wobei das Schwimmerventil 2 in der Offenstellung sich mit seinem Bund 9 an der Innenwand des Deckels 3 abstützt.

Bezugszeichenliste

1

Leckagebohrung

2

Pumpengehäuse

3

Deckel

4

Ventilhülse

5

Rohrstutzen

6

Hohlraum

7

Leckagekanal

8

Leckageraum

9

Bund

10

Ringdichtung

11

Membran

12

Pumpengehäuse

13

Druckmittelverbindung

14

Luftblase

Claims (7)

1. Hydraulikaggregat für eine hydraulische Steuer- und/oder Regelvorrichtung, mit einer Pumpe, deren Pum­ pengehäuse einen Leckageraum mit einer Leckagebohrung aufweist, die in einen Hohlraum eines am Pumpengehäuse fixierten Deckels einmündet, der eine Druckmittelver­ bindung zur Atmosphäre aufweist, dadurch gekennzeich­ net, dass die Leckagebohrung (1) über ein in der Grund­ stellung geöffnetes Schwimmerventil (2) mit der Atmo­ sphäre verbunden ist, und daß das Schwimmerventil (2) unter der Wirkung eines hydrostatischen Drucks im Dec­ kel (3) einen Verschluss der Leckagebohrung (1) be­ wirkt.

2. Hydraulikaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass das Schwimmerventil (2) aus einer Ventilhülse (4) besteht, die in einem in der Leckagebohrung (1) eingesetzten, sich in den Hohlraum (6) des Deckels (3) erstreckenden Rohrstutzen (5) gleitend angeordnet ist.

3. Hydraulikaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass zwischen dem Rohrstutzen (5) und der Ventilhülse (4) wenigstens ein Leckagekanal (7) ange­ ordnet ist, der Leckageflüssigkeit aus dem Leckageraum (6) der Pumpe in der Offenstellung des Schwimmerventils (2) in den Hohlraum (6) des Deckels (3) gelangen lässt.

4. Hydraulikaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhülse (4) zur Bildung mehrerer Leckagekanäle (7) mit einem Vier­ kantaußenprofil versehen ist, dessen Ende einen Bund (9) aufweist, an dem zur Bildung eines Ventilsitzes ei­ ne Ringdichtung (10) angeordnet ist, die unter Wirkung eines hydrostatischen Drucks am Rohrstutzen (5) anliegt und den Leckagekanal (7) verschließt.

5. Hydraulikaggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, dass das vom Bund (9) entfernt gelegene Ende der Ventilhülse (4) mit einer gasdurchlässigen, jedoch flüssigkeitsundurchlässigen Membran (11) versehen ist, die in der Schließstellung des Schwimmerventils den Leckageraum (8) im Pumpengehäuse flüssigkeitsdicht vom Hohlraum (6) im Deckel (3) trennt.

6. Hydraulikaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrstutzen (5) mit dem Schwimmerventil (2) eine vormontierte und vor­ justierte, eigenständig handhabbare Baugruppe bildet, wobei der Rohrstutzen (5) zu Einstellzwecken des Schwimmerventils (5) abschnittsweise in die Leckageboh­ rung (1) eingepresst ist.

7. Hydraulikaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rohrstutzen (5) und der Innenwand des Deckels (3) ein Axialabstand vorgesehen ist, der wenigstens so groß ist wie der Arbeitshub des Schwimmerventils (2), wobei das Schwimmerventil (2) in der Offenstellung sich mit sei­ nem Bund (9) an der Innenwand des Deckels (3) abstützt.