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Die
Erfindung betrifft eine Motorpumpeneinheit für ein Hochdruckreinigungsgerät,
mit einem Antriebsmotor, der über ein Planetengetriebe
mit einer Kolbenpumpe gekoppelt ist, wobei das Planetengetriebe
ein Sonnenrad, mehrere Planetenräder sowie ein Hohlrad
aufweist, die in einem Gehäuse angeordnet sind.
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Außerdem
betrifft die Erfindung ein Hochdruckreinigungsgerät mit
einer derartigen Motorpumpeneinheit.
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Eine
Motorpumpeneinheit der eingangs genannten Art ist aus dem Gebrauchsmuster
DE 298 13 978 U1 bekannt.
Als Antriebsmotor kommt hierbei ein Elektromotor zum Einsatz, der über
das Planetengetriebe mit einer Taumelscheibe gekoppelt ist, an der die
Kolben der Kolbenpumpe federnd anliegen. Durch die Rotation der
Taumelscheibe werden die Kolben zu einer Hin- und Herbewegung angetrieben, so
dass Reinigungsflüssigkeit von der Kolbenpumpe angesaugt,
unter Druck gesetzt und über einen Druckauslass abgegeben
werden kann. Mittels des Planetengetriebes wird die verhältnismäßig
hohe Drehzahl des Elektromotors auf die beträchtlich geringere
Drehzahl der Taumelscheibe transformiert. Das Hohlrad des Planetengetriebes
ist üblicherweise in das Gehäuse des Getriebes
integriert. Hierzu weist das Gehäuse einen zylindrischen
Gehäuseabschnitt auf, in den innenseitig eine Verzahnung
eingeformt ist. Es sind auch Hohlräder bekannt, die als
separates Bauteil ausgestaltet und in das Gehäuse eingepresst
oder über eine Schraubverbindung mit dem Gehäuse
verbunden sind.
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Soll
die elektrische Leistung der bekannten Motorpumpeneinheit vergrößert
werden, so ergibt sich die Schwierigkeit, dass das Planetengetriebe, insbeson dere
dessen Hohlrad, große Kräfte aufnehmen muss. Es
ist deshalb erforderlich, das Hohlrad sehr stabil im Gehäuse
zu verankern. Dies ist häufig mit verhältnismäßig
hohen Herstellungs- und Montagekosten verbunden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Motorpumpeneinheit der eingangs
genannten Art sowie ein Hochdruckreinigungsgerät mit einer derartigen
Motorpumpeneinheit derart weiterzubilden, dass sie auch bei Einsatz
leistungsstarker Antriebsmotoren kostengünstig hergestellt
und montiert werden können.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Motorpumpeneinheit der gattungsgemäßen
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
das Hohlrad als eigenständiges Bauteil ausgestaltet ist,
das mittels ineinandergreifender Formschlusselemente des Gehäuses
und des Hohlrades verdrehsicher im Gehäuse gehalten ist.
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Die
Ausgestaltung des Hohlrades als eigenständiges Bauteil
ermöglicht es, für das Hohlrad und für
das das Planetengetriebe aufnehmende Gehäuse unterschiedliche
Materialien einzusetzen. Insbesondere kann vorgesehen sein, das
Gehäuse aus einem verhältnismäßig
kostengünstigen Material zu fertigen, wohingegen für
das Hohlrad, das verhältnismäßig hohe
Kräfte aufnehmen muss, ein mechanisch erheblich belastbares
Material herangezogen werden kann.
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Für
die verdrehsichere Halterung des Hohlrades innerhalb des Gehäuses
kommen erfindungsgemäß Formschlusselemente des
Gehäuses und des Hohlrades zum Einsatz, die ineinandergreifen. Dies
gibt insbesondere die Möglichkeit, das Hohlrad innerhalb
des Gehäuses bezogen auf die Mittelachse des Hohlrades
axial beweglich und dennoch verdrehsicher anzuordnen. Dadurch kann
die Montage vereinfacht werden, denn das vorgefertigte Hohlrad kann
in axialer Richtung in das Gehäuse eingesetzt werden, wobei
die Formschlusselemente des Gehäuses und des Hohlrades
ineinandergreifen, so dass eine Verdrehung des Hohlrades unterbunden wird,
das Einsetzen des Hohlrades in das Gehäuse aber auf einfache
Weise möglich ist.
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Vorzugsweise
weisen das Hohlrad und das Gehäuse derartige Ausdehnungen
auf, dass das Hohlrad in axialer Richtung über eine Spielpassung in
das Gehäuse einsetzbar ist.
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Die
Formschlusselemente des Hohlrades und des Gehäuses sind
komplementär zueinander ausgestaltet. Vorzugsweise sind
die Formschlusselemente nach Art einer Verzahnung ausgebildet.
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Bevorzugt
umfassen das Hohlrad und das Gehäuse eine Vielzahl von
ineinandergreifender Formschlusselemente, die rotationssymmetrisch
zur Mittelachse des Hohlrades angeordnet sind. Dies gibt die Möglichkeit,
das Hohlrad praktisch in beliebiger Drehstellung in das Gehäuse
einzusetzen, ohne dass eine aufwändige Ausrichtung der
Drehstellung des Hohlrades relativ zum Gehäuse erforderlich
ist. Von besonderem Vorteil ist es hierbei, wenn die ineinandergreifenden
Formschlusselemente einander selbstausrichtende Schrägflächen
aufweisen, an denen sie beim Einsetzen des Hohlrades in das Gehäuse
aneinandergleiten. Dadurch wird das Hohlrad beim Einsetzen in das
Gehäuse aufgrund der an den jeweiligen Schrägflächen
aneinandergleitenden Formschlusselemente selbsttätig derart
ausgerichtet, dass die Formschlusselemente passgenau ineinandergreifen
und das Hohlrad unverdrehbar im Gehäuse gehalten ist.
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Günstig
ist es, wenn die Formschlusselemente des Hohlrades an einer Stirnseite
des Hohlrades angeordnet sind. Dadurch kann eine besonders einfache
Montage erzielt werden. Montagevorgänge wie Einpressen,
Schrumpfen oder Vorrichten auf definierte Montagepositionen können
entfallen.
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Die
Formschlusselemente des Gehäuses sind bei einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung an einem Bund angeordnet,
der von einem das Hohlrad umgebenden Gehäusemantel nach
innen in das Gehäuse weist.
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Günstig
ist es, wenn das Gehäuse eine Taumelscheibe aufnimmt, die
vom Antriebsmotor über das Planetengetriebe in Drehung
versetzbar ist, und dass an der Taumelscheibe Kolben der Kolbenpumpe
federnd anliegen, wobei der Bund zwischen dem Planetengetriebe und
der Taumelscheibe angeordnet ist und der Taumelscheibe abgewandt
die Formschlusselemente des Gehäuses trägt. Der
vorzugsweise einstückig mit dem Gehäusemantel
verbundene Bund bildet somit zum einen über die an ihm
angeordneten, vorzugsweise in ihn eingeformten Formschlusselemente
eine Verdrehsicherung aus für das in den Gehäusemantel
einsetzbare Hohlrad, das komplementäre Formschlusselemente
aufweist, zum anderen bildet der Bund eine Stütze für
die Taumelscheibe, über die die Kolben der Kolbenpumpe
zu einer Hin- und Herbewegung angetrieben werden.
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Auf
seiner der Taumelscheibe zugewandten Seite kann der Bund einen Lagerkörper
der Taumelscheibe tragen.
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Die
Formschlusselemente des Gehäuses sind bevorzugt einstückig
mit dem Gehäuse verbunden, beispielsweise an das Gehäuse
angeformt. Alternativ könnte beispielsweise auch vorgesehen sein,
die Formschlusselemente stoffschlüssig mit dem Gehäuse
zu verbinden, insbesondere mit dem Gehäuse zu verschweißen.
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Die
Formschlusselemente des Hohlrades sind vorzugsweise einstückig
mit dem Hohlrad verbunden, beispielsweise an das Hohlrad angeformt. Auch
hier könnte alternativ beispielsweise eine stoffschlüssige
Verbindung, insbesondere eine Schweißverbindung, zum Einsatz
kommen.
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Eine
weitere Vereinfachung der Montage der erfindungsgemäßen
Motorpumpeneinheit wird bei einer bevorzugten Ausführungsform
dadurch erzielt, dass das Hohlrad zwischen einem Teil des Gehäuses und
dem Antriebsmotor eingespannt ist. Der das Hohlrad aufnehmende Teil
des Gehäuses kann mit dem Antriebsmotor verspannt werden,
wobei die Spannkraft über das Hohlrad geführt
wird, so dass dieses durch die Spannkraft zwischen dem Gehäuse und
dem Antriebsmotor in axialer Richtung fixiert ist. Die Fixierung
in Umfangsrichtung des Hohlrades erfolgt über die ineinandergreifenden
Formschlusselemente des Gehäuses und des Hohlrades.
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Das
Gehäuse kann mit dem Antriebsmotor lösbar verbunden,
insbesondere verschraubt sein, wobei das Hohlrad zwischen dem Gehäuse
und dem Antriebsmotor eingespannt ist. Es kann beispielsweise vorgesehen
sein, dass der Antriebsmotor als Elektromotor ausgebildet ist, wobei
ein Lagerschild des Elektromotors an der Rückseite des
Hohlrades anliegt und mit dem Gehäuse verspannt ist, und
dass das Hohlrad an seiner Vorderseite die Formschluss elemente trägt,
die in korrespondierende Formschlusselemente des Gehäuses
eingreifen und durch das Verspannen des Lagerschildes mit dem Gehäuse
in axialer Richtung festgelegt sind.
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Das
Gehäuse ist vorzugsweise als Formteil aus Metall, insbesondere
aus einer Aluminiumlegierung, oder aus einem Kunststoffmaterial
gefertigt. Dies ermöglicht eine kostengünstige
Herstellung des Gehäuses.
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Das
Hohlrad ist bei einer bevorzugten Ausführungsform aus einem
Sintermaterial gefertigt. Dies ermöglicht eine mechanisch
sehr stabile Ausgestaltung des Hohlrades, so dass auch bei Einsatz
eines Universalmotors mit einer Leistung von mehr als 1,4 kW die
auftretenden Kräfte zuverlässig vom Hohlrad aufgenommen
werden.
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Wie
bereits erwähnt, betrifft die Erfindung auch ein Hochdruckreinigungsgerät
mit einer Motorpumpeneinheit der voranstehend erläuterten
Art. Die zum Einsatz kommende Motorpumpeneinheit ermöglicht
eine kostengünstige Herstellung des Hochdruckreinigungsgerätes,
wobei dieses eine verhältnismäßig hohe
Leistung aufweisen kann unter Einsatz eines Universalmotors, dessen
verhältnismäßig hohe Drehzahl mit Hilfe
des Planetengetriebes reduziert werden kann, so dass die Kolben
der Kolbenpumpe mittels einer Taumelscheibe bewegt werden können.
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Die
nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren
Erläuterung. Es zeigen:
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1:
eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen
Hochdruckreinigungsgerätes mit einer erfindungsgemäßen
Motorpumpeneinheit;
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2:
eine vergrößerte Schnittansicht eines Planetengetriebes
und einer Taumelscheibe der Motorpumpeneinheit aus 1;
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3:
eine Schnittansicht eines die Taumelscheibe und das Planetengetriebe
aufnehmenden Gehäuses und
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4:
eine Schnittansicht eines Hohlrades des Planetengetriebes aus 2.
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In 1 ist
schematisch ein Hochdruckreinigungsgerät 10 dargestellt
mit einer Motorpumpeneinheit 12, die einen Antriebsmotor
in Form eines elektrischen Universalmotors 13 aufweist,
der über ein Planetengetriebe 16 und eine Taumelscheibe 18 mit einer
Kolbenpumpe 20 gekoppelt ist. Die Kolbenpumpe 20 weist
einen Saugstutzen 22, einen Druckstutzen 23 und
einen Chemikalieneinlass 24 auf.
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Vom
Universalmotor 14 kann eine Motorwelle 26 um eine
Mittelachse 28 der Motorpumpeneinheit 12 in Drehung
versetzt werden. Die Drehbewegung der Motorwelle 26 wird über
das Planetengetriebe 16 auf die Taumelscheibe 18 übertragen. Frontseitig
liegen an der Taumelscheibe 18 Kolben 30 der Kolbenpumpe 20 federnd
an, die durch die Drehbewegung der Taumelscheibe 18 in
an sich bekannter Weise zu Hin- und Herbewegungen parallel zur Mittelachse 28 angetrieben
werden, so dass Reinigungsflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, über
den Saugstutzen 22 angesaugt, von den Kolben 30 unter Druck
gesetzt und anschließend über den Druckstutzen 23 abgegeben
werden kann. Zusätzlich kann eine Reinigungschemikalie über
den Chemikalieneinlass 24 dem unter Druck gesetzten Wasser
beigemischt werden.
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Das
Planetengetriebe 16 weist ein drehfest auf der Motorwelle 26 gehaltenes
Sonnenrad 32 auf, das mit mehreren Planetenrädern 34 kämmt,
die zusätzlich mit einer Innenverzahnung 36 eines
drehfest in einem Gehäuse 38 gehaltenen Hohlrades 40 in Eingriff
stehen. Die Planetenräder 34 sind an einem Planetenträger 42 drehbar
gelagert. Der Planetenträger 42 durchgreift eine
zentrale Öffnung 44, die von einem Bund 46 des
Gehäuses 38 definiert wird. Der Bund 46 steht
radial nach innen von einem hohlzylindrischen Gehäusemantel 48 ab.
An der der Kolbenpumpe 20 zugewandten Stirnseite 50 des
Bundes 46 ist ein Lagerkörper 52 gehalten,
der die Taumelscheibe 18 abstützt. Letztere wird
vom Planetenträger 42 um die Mittelachse 28 in
Drehung versetzt.
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An
seiner der Kolbenpumpe 20 abgewandten Rückseite 54 weist
der Bund 46 eingeformte Formschlusselemente in Form einer
Gehäuseverzahnung 55 auf. Die Gehäuseverzahnung 55 erstreckt
sich kreisförmig entlang des gesamten Randes 57 der Öffnung 44 und
in radialer Richtung ausgehend vom Rand 57 der Öffnung 44 bis
zu einer Stufe 59, die an der Rückseite 54 des
Bundes 46 angeordnet ist.
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Das
Hohlrad 40 des Planetengetriebes 16 ist als separates
Bauteil ausgestaltet und ist in das Gehäuse 38 eingesetzt,
wobei es in Umfangsrichtung von einem rückwärtigen
Endabschnitt 61 des Gehäuses 38 umgeben
ist, der sich vom Bund 46 bis zum rückwärtigen
Ende 62 des Gehäuses 38 erstreckt. Die
Innen verzahnung 36, mit der die Planetenräder 34 kämmen,
ist innenseitig in das Hohlrad 40 eingeformt. Frontseitig
weist das Hohlrad 40 eine Vielzahl von Formschlusselementen
in Form einer Frontverzahnung 64 auf, die in die rückseitig
in den Bund 46 eingeformte Gehäuseverzahnung 55 formschlüssig eingreift.
Die Frontverzahnung 64 erstreckt sich kreisförmig
entlang des gesamten Umfanges der Frontseite 65 des Hohlrades 40.
In radialer Richtung schließt sich auf der Frontseite 65 an
die Frontverzahnung 64 ein umlaufender Rücksprung 67 an,
mit dem das Hohlrad 40 an die Stufe 59 des Bundes 46 angelegt
werden kann.
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Das
Hohlrad 40 ist zwischen dem Bund 46 und einem
Lagerschild 69 des Universalmotors 40 eingespannt.
Am Lagerschild 69 ist die Motorwelle 26 in üblicher
Weise mittels eines Kugellagers 70 drehbar gehalten. Das
Lagerschild 69 ist mit dem Gehäuse 38 lösbar
verbunden, im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das
Lagerschild 69 mit dem Gehäuse 38 verschraubt.
Zur Erzielung einer besseren Übersicht sind die entsprechenden
Verbindungsschrauben in der Zeichnung nicht dargestellt.
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Das
Gehäuse 38 ist als Formteil aus einer Aluminiumlegierung
oder auch aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Bei der Montage
der Motorpumpeneinheit 12 kann das Hohlrad 40 axial
mit Spiel in den rückwärtigen Endabschnitt 61 des
Gehäuses 38 eingesetzt werden, bis der Rücksprung 67 an
der Stufe 59 des Bundes 46 anliegt und die Frontverzahnung 64 in
die Gehäuseverzahnung 55 formschlüssig eingreift.
Der Formschluss zwischen dem Hohlrad 40 und dem Bund 46 bildet
eine Verdrehsicherung aus, so dass das Hohlrad 40 nicht
relativ zum Gehäuse 38 um die Mittelachse 28 verdreht
werden kann. Durch das Einspannen des Hohlrades 40 zwischen
dem Gehäuse 38 und dem Lager schild 69 ist
sichergestellt, dass das Hohlrad 40 während des
Betriebes der Motorpumpeneinheit 12 nicht vom Bund 46 abheben
kann. Das Hohlrad 40 ist aus einem metallischen Sintermaterial
gefertigt und weist daher eine hohe mechanische Stabilität
auf. Dies stellt sicher, dass mittels des Planetengetriebes 16 die
hohe Drehzahl des Universalmotors 14 auch dann reduziert
werden kann, wenn der Universalmotor 14 eine verhältnismäßig
hohe elektrische Leistung, beispielsweise eine elektrische Leistung
von mehr als 1,4 kW aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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