DE10128431A1

DE10128431A1 - Radialkolbenpumpe

Info

Publication number: DE10128431A1
Application number: DE2001128431
Authority: DE
Inventors: Manfred Schenk
Original assignee: ZF Batavia LLC
Current assignee: Batavia Transmission LLC
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2002-12-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe, mit einem Pumpengehäuse (1), in dem mehrere Zylinderbohrungen (2) vorgesehen sind, in denen Förderkolben (3) angeordnet sind, die durch einen Exzenter (6) antreibbar sind, wobei jede Zylinderbohrung (2) mit einem Einlaß und einem Auslaß druckseitig verbunden ist. Es wird vorgeschlagen, jedem Förderkolben (3) mindestens eine Steuerhülse (13) zuzuordnen, welche in der Zylinderbohrung (2) des Förderkolbens (3) in Bohrungsrichtung verschiebbar angeordnet ist, wobei Einlaß und/oder Auslaß der Zylinderbohrung (2) durch Verschieben der Steuerhülse (13) in Bohrungsrichtung gesteuert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radialkolben pumpe mit einem Pumpengehäuse, in dem mehrere Zylinderboh rungen vorgesehen sind, in denen durch einen Exzenter antreibbare Förderkolben angeordnet sind, nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.

Radialkolbenpumpen sind vielfältig bekannt. So be schreibt die EP 0 682 756 B1 eine sauggedrosselte Radial kolbenpumpe vorzugsweise eines Automatgetriebes oder eines stufenloses Getriebes (CVT) eines Kraftfahrzeugs, deren Exzenter von einem Antriebsmotor angetrieben wird, für die Versorgung einer Schmiereinrichtung und/oder von Steuer- und Betätigungseinrichtungen des Getriebes. Jede Zylinder bohrung der Radialkolbenpumpe ist radial nach außen durch einen Stopfen verschlossen, wobei jeder Stopfen mit einer Bohrung versehen ist und an seiner Stirnfläche parallele Rillen aufweist, die in Umfangsrichtung der Radialkolben pumpe verlaufen und innerhalb einer bearbeiten Dichtfläche der Stirnfläche enden, wobei alle Stopfen zur Bildung von Rückschlagventilen von einer gemeinsamen Bandfeder umfaßt sind. Die Verschneidung zwischen den Zylinderbohrungen und eine koaxial zur Pumpenachse im Pumpengehäuse angeordnete, von dem Exzenterraum getrennte Ansaug-Ringnut bilden die Ansaugöffnungen der Radialkolbenpumpe, wobei der Kolbenrand der einzelnen Kolben und die Ansaugöffnungen zusammen Saug drosseln bilden.

Aus der EP 0 197 320 B1 ist eine Radialkolbenpumpe bekannt, bei der zwischen dem Pumpengehäuse und einem De ckel eine mehrere Durchbrüche aufweisende Dichtscheibe vor gesehen ist. In dem Deckel ist ein Ansaug-Ringkanal und ein Hochdruck-Ringkanal angeordnet. Der Ansaug-Ringkanal ist über als Blende wirkende Durchbrüche der Dichtscheibe mit den einzelnen Ansaugkanälen der Kolben verbunden. Die Ab strömkanäle der Kolben sind über weitere Durchbrüche der Dichtscheibe mit dem Hochdruck-Ringkanal verbunden. Gesteu ert von den Oberkanten der Kolben, gelangt das von jeden Kolben angesaugte Öl also über den Ansaug-Ringkanal durch die zugeordneten Durchbrüche der Dichtscheibe in die Druck räume der Kolben, wobei die Blendenwirkung der ansaugseiti gen Dichtscheiben-Durchbrüche - entsprechend deren kon struktiven Ausführung - den Förderstrom der Radialkolben pumpe begrenzt.

Die DE 196 05 519 A1 zeigt eine sauggedrosselte Radi alkolbenpumpe, bei der sowohl das Pumpengehäuse als auch ein Deckel des Pumpengehäuses je einen ringförmigen Saugka nal aufweisen. Der pumpengehäuseseitige Ringkanal ist über Ansaugbohrungen mit den einzelnen Zylinderräumen verbunden. Zwischen Pumpengehäuse und Deckel und damit zwischen den beiden Ringkanälen ist eine Dichtscheibe vorgesehen, die Durchbrüche mit daran angeformten Leitblechen aufweist. Die Leitbleche erstrecken sich in den Ringraum des Pumpengehäu ses, liegen in Höhe der Kolben und sind in Drehrichtung des angetriebenen Exzenters der Pumpe geöffnet. Hierdurch be wirken die ansaugenden Kolben eine Ringströmung in dem ge häuseseitigen Ringkanal und somit eine gleichmäßige Ölfül lung der einzelnen Kolbenräume. Wie bei der BP 0 682 756 B1 wird der Auslaß der Kolben über eine Bandfeder gesteuert.

Allen sauggedrosselten Radialkolbenpumpen gemeinsam ist der Vorteil der Volumenstrombegrenzung üblicherweise schon ab mittleren Pumpenantriebsdrehzahlen. Hierdurch er gibt sich neben Wirkungsgradvorteilen ab der Abregeldreh zahl der Pumpe auch eine verringerte Kavitationsneigung im Ansaugsystem, insbesondere bei hohen Pumpenantriebsdrehzah len. Infolge ihrer Wirkung als Phasenanschnittssteuerung vergrößert die Saugdrosselung die "normale" Volumenstrom- und Druckpulsation, die beispielsweise von der Anzahl und dem Förderhub der Kolben abhängt. In der Praxis hat sich gezeigt, daß ein auslaßseitiger Tilgerraum, der entspre chend dem saugdrosselungsbedingten geometrischen Fehlvolu men je Kolbenhub dimensioniert ist, zum Ausgleich der Volu men-strompulsation nicht ausreicht. Die verbleibende Druck pulsation und insbesondere der mehr oder weniger schlagar tige Druckaufbau im Abströmkanal der Kolben verursacht ein vergleichsweise lautes und hartes Laufgeräusch der Radial kolbenpumpe. In der Praxis hat sich auch gezeigt, daß die Dämpfungsmöglichkeiten des Druckanstiegs durch konstruktive Maßnahmen im Bereich des üblicherweise verwendeten Ventil bandes begrenzt sind.

Die ältere Patentanmeldung DE 101 03 014.2 der Anmelde rin schließlich schlägt daher vor, bei einer sauggedrossel ten Radialkolbenpumpe anstelle von Ansaugbohrungen, die im Pumpengehäuse im Bereich der unteren Totpunkte der einzel nen Kolben angeordnet sind und alle in einen ringförmigen Ansaugkanal münden, sowie anstelle einem gemeinsamen Ven tilband für alle Kolben jedem Kolben Einzelventile zuzuord nen, jeweils getrennt für das Ansaugen (Einlaß-Ventil) und das Abströmen (Auslaß-Ventil). Durch die konstruktive Aus bildung dieser Einzelventile kann die Pulsation der Radial kolbenpumpe positiv beeinflußt werden, bei jedoch erhöhtem Bauteileumfang und Montageaufwand.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Radialkolbenpumpe insbesondere hinsichtlich verringertem Laufgeräusch weiter zuentwickeln, bei vergleichsweise geringem Bauaufwand.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Radialkolbenpumpe mit den im Hauptanspruch angegebenen Merkmalen. Vorteilhaf te Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen beschrieben.

Ausgehend vom eingangs genannten Stand der Technik weist die Radialkolbenpumpe ein Pumpengehäuse mit mehreren Zylinderbohrungen auf, in denen Förderkolben angeordnet sind. Die Förderkolben sind durch einen Exzenter antreib bar. Jede Zylinderbohrung ist mit einem Einlaß und einem Auslaß druckseitig verbindbar.

Die Erfindung sieht vor, daß jedem Förderkolben der Radialkolbenpumpe mindestens eine Steuerhülse zugeordnet ist, welche in der Zylinderbohrung des Förderkolbens in Bohrungsrichtung verschiebbar angeordnet ist, wobei Einlaß und/oder Auslaß der Zylinderbohrung durch Verschieben der Steuerhülse in Bohrungsrichtung gesteuert wird. Vorzugswei se ist dabei die Verschiebung der Steuerhülsen in Bohrungs richtung der Zylinderbohrungen unabhängig von der Verschie bung der Förderkolben in Bohrungsrichtung der Zylinderboh rungen.

Bei einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe mit ge nau einer Steuerhülse je Förderkolben steuert diese Einlaß und Auslaß der zugehörigen Zylinderbohrung und wird vor zugsweise über eine in dem Exzenter der Radialkolbenpumpe angeordnete Steuernut geführt. Die Steuerzeiten von Einlaß und Auslaß sind also über die Geometrie der Steuernut defi niert. Bei der konstruktiv einfachsten Ausbildung der Steuernut als Nut konstanter Geometrie sind die Steuerzei ten für Einlaß und Auslaß konstant. Durch eine andere Aus bildung der Steuernut als Nut mit variierbarer Geometrie können auch variierbare Steuerzeiten dargestellt werden, beispielsweise in Abhängigkeit von der Pumpenantriebsdreh zahl und/oder von dem Pumpendruck.

Bei einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe mit ei ner ersten Steuerhülse je Förderkolben zur Steuerung des Einlasses der zugehörigen Zylinderbohrung und einer zweiten Steuerhülse je Förderkolben zur Steuerung des Auslasses können die Steuerzeiten von Einlaß und Auslaß voneinander unabhängig vorgegeben werden. Vorzugsweise weist der Exzen ter der Radialkolbenpumpe zwei voneinander unabhängige Steuernuten auf, wobei alle den Einlaß steuernden Steuer hülsen über die erste und die den Auslaß steuernden Steuer hülsen über die zweite Steuernut geführt werden. Die Steu erzeiten von Einlaß und Auslaß sind also über die Geometrie der zugeordneten Steuernut definiert. Auch hier können durch entsprechende konstruktive Ausbildung der Nuten so wohl konstante als auch variierbare Steuerzeiten für Einlaß und/oder Auslaß dargestellt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbei spiele dargestellt ist.

Es zeigt:

Figur einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe mit einer Steuerhülse je Förderkolben.

Die einzige Figur zeigt nun schematisch den Aufbau ei ner beispielhaften Radialkolbenpumpe gemäß der Erfindung. Mit 1 ist ein Pumpengehäuse bezeichnet, in dem mehrere Zy linderbohrungen 2 vorgesehen sind. In den Zylinderbohrun gen 2 sind in Bohrungsrichtung verschiebbare Förderkolben 3 angeordnet, die durch einen Exzenter 6 antreibbar sind, wo bei dessen Exzenterlauffläche 5 auf den Kolbenböden 4 der Förderkolben 3 gleitet. Der Exzenter 6 wiederum ist auf einer Welle 7 drehbar gelagert und mit einer Antriebswel le 8 wirkverbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Wirkverbindung formschlüssig. Die einzelnen Zy linderbohrungen 2 sind durch Stopfen 10 verschlossen. Jedem Förderkolben 3 ist eine Feder 9 zugeordnet, die sich gegen den Stopfen 10 der dem Förderkolben zugeordneten Zylinder bohrung 2 abstützt. Der Exzenter 6 verschiebt nun die För derkolben 3 gegen die Federkräfte der Federn 9 in Bohrungs richtung der Zylinderbohrungen 2.

Jede Zylinderbohrung 2 weist jeweils einen Einlaß und einen Auslaß auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel er folgt der Einlaß jeder Zylinderbohrung 2 über eine Einlaß bohrung 11 im Pumpengehäuse 1. Der Einlaßbohrung 11 kann beispielsweise ein ringförmiger Sammel-Ansaugkanal vorge schaltet sein, der alle Einlaßbohrungen 11 miteinander ver bindet. Der Auslaß jeder Zylinderbohrung 2 erfolgt im dar gestellten Ausführungsbeispiel über eine Auslaßöffnung 12 im Stopfen 10 der Zylinderbohrung 2. Der Auslaßöffnung 12 kann beispielsweise ein ringförmiger Sammel-Druckkanal oder ein ringförmiger Tilgerraum nachgeschaltet sein, der alle Auslaßöffnungen 12 miteinander verbindet. Selbstverständ lich kann der Auslaß jeder Zylinderbohrung 2 beispielsweise auch als Bohrung im Pumpengehäuse 1 ausgeführt sein.

Erfindungsgemäß ist nun jeder Zylinderbohrung 2 eine Steuerhülse 13 zugeordnet, welche in der Zylinderbohrung 2 in Bohrungsrichtung verschiebbar angeordnet ist und Ein laß und Auslaß der Zylinderbohrung 2 durch Verschieben der Steuerhülse 13 in Bohrungsrichtung steuert. Zweckmäßiger weise sind die Steuerhülsen 13 dabei direkt in den jeweili gen Zylinderbohrungen 2 verschiebbar gelagert und die je weiligen Förderkolben 3 wiederum in den Steuerhülsen 13. Zur Steuerung von Einlaß und Auslaß der Radialkolbenpumpe weist jede Steuerhülse 13 eine Mitnahme 15 auf, die in eine im Exzenter 6 angeordnete umlaufende Steuernut 14 ein greift. Weiterhin weist jede Steuerhülse 13 eine Steueröff nung 16 auf, über die der entsprechende Zylinderinnenraum mit seiner zugeordneten pumpengehäuseseitigen Einlaßboh rung 11 druckseitig verbindbar ist. Ebenso weist jede Steu erhülse 13 an ihrem Außendurchmesser eine Steuerkante 17 auf, über die der entsprechende Zylinderinnenraum mit sei ner zugeordneten stopfenseitigen Auslaßöffnung 12 drucksei tig verbindbar ist.

Die optimale konstruktive Gestaltung dieser Steueröff nung 16 für die Einlaß-Steuerung und dieser Steuerkante 17 für die Auslaß-Steuerung sind dem Fachmann geläufig und ergeben sich unter anderem aus den Einbauverhältnissen der Radialkolbenpumpe sowie aus Druck- und Volumenbedarf. In besonders vorteilhafter Weise können die Steueröffnungen 16 für den Einlaß und die Steuerkanten 17 für den Auslaß kon struktiv hinsichtlich Akustik mit Mitteln optimiert werden, die für Innenzahnradpumpen oder auch Axialkolbenpumpen be kannt sind und bisher für die gattungsmäßige Radialkolben pumpe nicht einsetzbar waren, beispielsweise die Ausbildung ebener axialer Steuerspiegel mit Vorsteuerkanten für eine laminare Spaltströmung oder Druckentlastungskerben am Aus laß zur Abdämpfung von Druckspitzen. Selbstverständlich kann die Steuerkante 17 auch durch eine Steueröffnung er setzt werden, beispielsweise bei einem Auslaß über eine Bohrung im Pumpengehäuse 1.

Die Steuernut 14 führt also die Bewegung der Steuer hülse 13 in Bohrungsrichtung der Zylinderbohrung 2, wobei die Steuerzeiten von Einlaß und Auslaß, also die Zeitpunkte zwischen Öffnen und Schließen der druckseitigen Verbindung von pumpengehäuseseitiger Einlaßbohrung 11 zum Zylinderin nenraum bzw. vom Zylinderinnenraum zur stopfenseitigen Aus laßöffnung 12 in Abhängigkeit vom Hub des Förderkolbens 3, durch die Geometrie der Steuernut 14 bestimmt sind. Dabei kann die Verschiebung der Steuerhülsen 13 in Bohrungsrich tung der Zylinderbohrungen 2 unabhängig sein von der Ver schiebung der Förderkolben 3 in Bohrungsrichtung der Zylin derbohrungen 2, also unabhängig von der Exzentrizität des Pumpenantriebs.

Die konstruktiv einfachste Ausbildung der Steuernut 14 als umlaufende Nut konstanten Querschnitts steuert vorgege bene konstante Steuerzeiten von Einlaß und Auslaß. In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, die Steuernut 14 mit ei ner variierbaren steuerbaren Geometrie auszubilden, wodurch die Steuerzeiten von Einlaß und Auslaß variierbar sind, beispielsweise in Abhängigkeit von der Pumpenantriebsdreh zahl und/oder von dem Pumpendruck. Eine solche variierbare Steuernutgeometrie kann beispielsweise mittels durch Flieh kraft oder Öldruck radial verschiebbare Einlegeelemente in der Steuernut dargestellt werden, oder mittels durch Flieh kraft oder Öldruck verdrehbare Steuernocken in der Steuer nut.

In einer anderen Ausbildung der Steuernut 14 kann auch vorgesehen sein, diese nicht im Exzenter 6 anzuordnen, sondern in einem separaten Steuerelement der Radialkolben pumpe.

In einer anderen Ausführung einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe wird vorgeschlagen, daß jedem Förderkol ben 3 zwei Steuerhülsen zugeordnet sind, eine erste Steuer hülse zur Einlaß-Steuerung und eine zweite Steuerhülse zur Auslaß-Steuerung. Zweckmäßigerweise sind diese zwei Steuer hülsen ineinander verschiebbar in der Zylinderbohrung 2 des jeweiligen Förderkolbens 3 angeordnet. Dabei wird das Ver schieben der Steuerhülsen, welche den Einlaß steuern, über eine erste Steuernut gesteuert und das Verschieben der Steuerhülsen, welche den Auslaß steuern, über eine zweite Steuernut. Vorzugsweise sind beide Steuernuten als jeweils umlaufende Nuten im Exzenter angeordnet. Eine unterschied liche Geometrie beider Steuernuten ermöglicht von einander unabhängige Steuerzeiten von Einlaß und Auslaß.

Selbstverständlich können beide Steuernuten auch eine variierbare Geometrie zur Darstellung variierbarer Steuer zeiten aufweisen und/oder in einem separaten Steuerelement der Radialkolbenpumpe angeordnet sein.

Bezugszeichen

1

Pumpengehäuse

2

Zylinderbohrung

3

Förderkolben

4

Kolbenboden

5

Exzenterlauffläche

6

Exzenter

7

Welle

8

Antriebswelle

9

Feder

10

Stopfen der Zylinderbohrung

11

Einlaßbohrung

12

Auslaßöffnung

13

Steuerhülse

14

Mitnahme der Steuerhülse

15

Steuernut im Exzenter

16

Steueröffnung in der Steuerhülse für Einlaß

17

Steuerkante in der Steuerhülse für Auslaß

Claims

1. Radialkolbenpumpe, mit einem Pumpengehäuse (1), in dem mehrere Zylinderbohrungen (2) vorgesehen sind, in denen Förderkolben (3) angeordnet sind, die durch einen Exzen ter (6) antreibbar sind, wobei jede Zylinderbohrung (2) mit einem Einlaß und einem Auslaß druckseitig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Förder kolben (3) mindestend eine Steuerhülse (13) zugeordnet ist, welche in der Zylinderbohrung (2) des Förderkolbens (3) in Bohrungsrichtung verschiebbar angeordnet ist, wobei Einlaß und/oder Auslaß der Zylinderbohrung (2) durch Verschieben der Steuerhülse (13) in Bohrungsrichtung gesteuert werden.

2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verschiebung der Steu erhülsen (13) in Bohrungsrichtung der Zylinderbohrungen (2) unabhängig ist von der Verschiebung der Förderkolben (3) in Bohrungsrichtung der Zylinderbohrungen (2).

3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Förderkolben (3) genau eine Steuerhülse (13) zugeordnet ist, welche Einlaß und Auslaß der zugehörigen Zylinderbohrung (2) steuert.

4. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verschiebung der Steu erhülsen (13) in Bohrungsrichtung der Zylinderbohrungen (2) durch eine in dem Exzenter (6) angeordnete Steuernut (15) geführt wird.

5. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Förderkolben (3) eine erste Steuerhülse zur Steuerung des Einlasses und eine zweite Steuerhülse zur Steuerung des Auslasses zugeordnet ist.

6. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verschiebung der den Einlaß steuernden Steuerhülsen in Bohrungsrichtung der Zy linderbohrungen (2) unabhängig ist von der Verschiebung der den Auslaß steuernden Steuerhülsen in Bohrungsrichtung der Zylinderbohrungen (2).

7. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der den Einlaß steuernden Steuerhülsen in Bohrungsrichtung der Zylinderbohrungen (2) durch eine erste in dem Exzenter (6) angeordnete Steuernut und die Verschiebung der den Auslaß steuernden Steuerhülsen in Bohrungsrichtung der Zylinder bohrungen (2) durch eine zweite in dem Exzenter (6) ange ordnete Steuernut geführt wird.

8. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer zeiten für Einlaß und/oder Auslaß konstant sind.

9. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer zeiten für Einlaß und/oder Auslaß variierbar sind.