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Die
Erfindung betrifft eine Pumpeneinheit mit einer Hauptpumpe und einer
Hilfspumpe, die in einem Gehäuseteil eines Gehäuses
der Pumpeneinheit angeordnet ist, und die durch eine gemeinsame Antriebswelle
angetrieben werden, wobei die Hauptpumpe ein erstes Paar Steueröffnungen
mit einer ersten Mittelachse und die Hilfspumpe ein zweites Paar
Steueröffnungen mit einer zweiten Mittelachse aufweist.
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Aus
der
DE-OS 2 236 751 ist
eine Pumpeneinheit mit einer Hauptpumpe und einer Hilfspumpe bekannt.
Die Hauptpumpe, die als Axialkolbenmaschine ausgeführt
ist, und die Hilfspumpe werden von einer gemeinsamen Antriebswelle
angetrieben. Die Hilfspumpe ist in einer Anschlussplatte der Axialkolbenmaschine
angeordnet. Die Hilfspumpe ist als Treibschieberpumpe ausgeführt,
wobei der Rotor der Treibschieberpumpe auf einem ein Lager in der
Anschlussplatte durchdringenden Wellenende der gemeinsamen Antriebswelle
angeordnet ist. Ein Lager zur drehbaren Lagerung der gemeinsamen
Antriebswelle ist auf die der Innenseite des Gehäuses zugewandten
Seite in die Anschlussplatte eingesetzt. Die Anschlussplatte ist
in axialer Richtung so lang, dass die Ebene, in der die Anschlüsse
der Hauptpumpe ausgeführt sind, und die Ebene, in der die
Anschlüsse der Hilfspumpe angeordnet sind, in axialer Richtung
beabstandet voneinander liegen. Die Anordnung der Einlass- und Auslassleitungen
sowohl für die Hilfspumpe als auch für die Hauptpumpe
beeinflussen sich daher unabhängig von ihrer Lage in der Anschlussplatte
gegenseitig nicht. Es steht jeweils der volle Querschnitt der Anschlussplatte
für die Leitungsführung zur Verfügung.
Eine solche Anordnung führt jedoch zu einer erheblichen
Baulänge der Anschlussplatte und somit zu einer erheblichen
Baulänge der gesamten Pumpeneinheit.
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Insbesondere
wird dabei auch der Abstand der Hilfspumpe von dem Lager der Antriebswelle
vergrößert. Durch die fliegende Lagerung des Rotors
der Hilfspumpe auf dem freien Wellenende nimmt die Durchbiegung
der Welle zu.
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Aus
der
DE PS 1 150 852 ist
eine weitere fliegende Lagerung eines Rotors einer Hilfspumpe auf einem
Wellenende einer Antriebswelle einer Pumpeneinheit bekannt. Die
durch das freie Wellenende angetriebene Hilfspumpe ist in einem
separaten Deckel angeordnet, welcher auf die Anschlussplatte der Hauptpumpe
montiert ist. Auch hier ergibt sich das Problem, dass die Anschlussleitungen
der Hauptpumpe, die in der Anschlussplatte ausgeführt sind, sowie
die Hilfspumpe axial in Richtung der Rotationsachse der gemeinsamen
Antriebswelle versetzt angeordnet sind. Dies vergrößert
nicht nur die Baulänge, sondern der das Lager durchdringende
Wellenstummel der gemeinsamen Antriebswelle erreicht eine erhebliche
Baulänge. Dies begünstigt die Durchbiegung der
Welle.
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Aus
der
DE 10 2004
009 838 A1 ist es bekannt, eine Verzahnung zwischen einem
Rotor und einer Flügelzellenpumpe ballig auszuführen.
Die Antriebswelle ist zu beiden Seiten des Rotors in einem Gehäuse
gelagert. Um Bauteil- und Fertigungstoleranzen auszugleichen, wird
die drehfeste Verbindung zwischen dem Rotor und der Antriebswelle
ballig ausgeführt.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung eine kostengünstige und kompakt
bauende Pumpeneinheit mit einer Hauptpumpe und einer Hilfspumpe
zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Pumpeneinheit
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Pumpeneinheit weist eine Hauptpumpe
und eine Hilfspumpe auf. Die Hilfspumpe ist in einem Gehäuseteil
eines Gehäuses der Pumpeneinheit angeordnet.
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Die
Hilfspumpe und die Hauptpumpe werden durch eine gemeinsame Antriebswelle
angetrieben, wozu die Hilfspumpe und die Hauptpumpe mit dieser gemeinsamen
Antriebswelle verbunden sind. Die Hauptpumpe wird über
ein erstes Paar Steueröffnungen mit einer ersten Mittelachse
mit einem hydraulischen Kreislauf verbunden. Die Hilfspumpe wird über ein
zweites Paar Steueröffnungen mit einer zweiten Mittelachse
mit dem hydraulischen Kreislauf verbunden. Der Begriff "Mittelachse"
der Steueröffnungen wird nachfolgend auch bei nicht symmetrischen Steueröffnungen
verwendet. Die "Mittelachsen" werden durch jeweils eine gedachte
Linie definiert, die die Saugseite von der Förderseite
der Hauptpumpe (erste Mittelachse) bzw. die Saugseite von der Förderseite
der Hilfspumpe (zweite Mittelachse) definiert. Eine nicht symmetrische
Anordnung oder Formung der Steueröffnungen kann z. B. zum
Erreichen einer Vorverdichtung genutzt werden.
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Erfindungsgemäß sind
das erste Paar Steueröffnungen und das zweite Paar Steueröffnungen
so in einem Gehäuseteil angeordnet, dass die zweite Mittelachse
des zweiten Paars Steueröffnungen mit einer durch die erste
Mittelachse des ersten Paars Steueröffnungen und einer
Rotationsachse der gemeinsamen Antriebswelle definierten Ebene einen von
90 Grad verschiebenden Winkel einschließt. Auf diese Weise
liegt das erste Paar Steueröffnungen und das zweite Paar
Steueröffnungen verdreht zueinander in dem Gehäuseteil.
Die Leitungen, über die die Hauptpumpe bzw. die Hilfspumpe
mit dem hydraulischen Kreislauf verbunden sind, können
damit jeweils in einem Bereich des Gehäuseteils so geführt werden,
dass die zu dem ersten Paar Steueröffnungen führenden
Anschlussleitungen und die zu dem zweiten Paar Steueröffnungen
führenden Anschlussleitungen nicht in einen räumlichen
Konflikt zueinander geraten. Dadurch ist es möglich, die
Anschlussleitungen so zu verlegen, dass der Raum zwischen den jeweils
ein Paar bildenden Steueröffnungen, der sogenannte Umsteuerbereich,
für zumindest eine Anschlussleitung genutzt wird, die dem
jeweils anderen Paar Steueröffnungen zugeordnet ist. Trotz einer im
Hinblick auf die Strömungsverhältnisse beim Ein- und
Ausströmen des Druckmittels aus bzw. in die Steueröffnungen
optimierten Leitungsführung, kann die Position der Hilfspumpe
so in Richtung auf die Hauptpumpe hin verlagert werden. Damit verkürzt sich
nicht nur die gesamte Baulänge der Pumpeneinheit, sondern
es reduziert sich insbesondere auch die Länge des freien
Wellenendes der Antriebswelle. Bei gleichbleibender Querkraft der
an dem Wellenende der Antriebswelle angeordneten Hilfspumpe, ergibt sich
damit eine verringerte Durchbiegung der gemeinsamen Antriebswelle.
Damit ist es möglich, Verstellmittel zur Verstellung des
Fördervolumens der Hilfspumpe in der Anschlussplatte vorzusehen,
ohne dass die von den Steueröffnungen der Hauptpumpe aus
durch die Anschlussplatte geführten Anschlussleitungen
in einen räumlichen Konflikt mit dem Verstellmittel treten.
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In
den Unteransprüchen sind weitere Vorteile der Ausführungen
der erfindungsgemäßen Pumpeneinheit ausgeführt.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, dass die zweite Mittelachse die durch die Rotationsachse
der gemeinsamen Antriebswelle und die erste Mittelachse definierte
Ebene in einem auch von null Grad verschiedenen Winkel schneidet.
Für gewöhnlich werden die Anschlussleitungen für
die Hauptpumpe ausgehend von den Steueröffnungen in radialer
Richtung nach außen geführt. Die Anschlussleitungen
der Hauptpumpe laufen damit im Wesentlichen in eine Richtung, die
zwischen null Grad und 90 Grad zur ersten Mittelachse des ersten
Paars Steueröffnungen liegt. Die Verdrehung des zweiten
Paars Steueröffnungen relativ zu dem ersten Paar Steueröffnungen
so, dass die zweite Mittelachse des zweiten Paars Steueröffnungen
mit der Ebene einen von null Grad und 90 Grad verschiedenen Winkel
einschließt, ermöglicht es dabei, nicht nur die
Anschlussleitungen für das zweite Paar Steueröffnungen
in dem Umsteuerbereich oder zumindest nahe dem Umsteuerbereich der
Hauptpumpe vorzusehen, sondern es kann auch ein Verstellmittel zum
Betätigen beispielsweise eines Hubrings im Fall der verstellbaren
Hilfspumpe vorgesehen werden. Ein solches Verstellmittel und/oder
eine Rückstellvorrichtung, die dem Verstellmittel entgegen
wirkt und dem Verstellmittel gegenüberliegend angeordnet
ist, erstreckt sich vorzugsweise im Wesentlichen entlang der zweiten
Mittelachse des zweiten Paars Steueröffnungen.
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Besonders
bevorzugt beträgt der Winkel zwischen der durch die erste
Mittelachse des ersten Paars Steueröffnungen und die Rotationsachse
der gemeinsamen Antriebswelle definierten Ebene und der zweiten
Mittelachse des zweiten Paars Steueröffnungen einen Winkel α,
der von mindestens 35 Grad bis einschließlich 55 Grad beträgt.
Ein solcher Winkel zwischen der ersten Mittelachse und der zweiten
Mittelachse und so letztlich zwischen dem ersten Paar Steueröffnungen
und dem zweiten Paar Steueröffnungen erlaubt eine besonders
effiziente Ausnutzung des Bauraums der Anschlussplatte. Die gesamte
Baulänge der Pumpeneinheit wird einerseits verkürzt
und andererseits wird die Durchbiegung der Antriebswelle reduziert.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die Hilfspumpe einen Rotor aufweist und
dieser Rotor mittels einer Drehmoment übertragenden Mitnahmevorrichtung
auf dem freien Wellenende der Antriebswelle angeordnet ist. Dabei
kann besonders bevorzugt das freie Wellenende eine Mitnahmeverzahnung
aufweisen, die mit einer Mitnahmelagerung des Rotors korrespondiert,
wobei zum Ausgleich einer Durchbiegung des freien Wellenendes das
freie Wellenende und/oder die Mitnahmelagerung ballig ausgeführt sind.
Damit kann sich zwischen der Ebene, in der der Rotor angeordnet
ist, und dem freien Antriebswellenende ein Winkel einstellen, ohne
dass eine nennenswerte Zunahme des Verschleißes der Hilfspumpe
zu befürchten ist. Ein Verkanten des Rotors der Hilfspumpe
in seinen Gehäuseteil wird damit verhindert. Die Teile
können mit einem geringeren Spaltmaß zwischen
dem Rotor und den angrenzenden Flächen konstruiert werden,
was letztlich zu einer Erhöhung des Wirkungsgrads führt.
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Als
Hilfspumpe wird besonders bevorzugt eine Flügelzellenpumpe
oder eine Rollenzellenpumpe eingesetzt. Mit Flügelzellenpumpen
oder Rollenzellenpumpen kann vorteilhaft der verfügbare
Bauraum mit einer zuverlässigen Pumpentechnik genutzt werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen:
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1 Einen
Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Pumpeneinheit mit einer fliegend gelagerten Hilfspumpe;
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2 eine
erste Darstellung einer Anschlussplatte der erfindungsgemäßen
Pumpeneinheit von der der Hauptpumpe zugewandten Seite;
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3 eine
zweite Ansicht der Anschlussplatte der erfindungsgemäßen
Pumpeneinheit von der die Hilfspumpe aufnehmenden Seite;
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4 eine
schematische Darstellung des freien Wellenendes der gemeinsamen
Antriebswelle mit einer ballig ausgeführten Mitnahmeverzahnung;
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5 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung der Problematik
bei der Durchbiegung der Antriebswelle bei fliegender Lagerung;
und
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6 eine
schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Funktionsweise der
balligen Ausführung einer Mitnahmeverzahnung an dem freien Wellenende.
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In
der 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Pumpeneinheit 1 dargestellt,
die ein Gehäuse mit einem topfförmigen Gehäuseteil 2 und
einem das topfförmige Gehäuseteil 2 verschließenden
weiteren Gehäuseteil aufweist. Das weitere Gehäuseteil
ist als Anschlussplatte 3 ausgeführt. Im Innenraum
des topfförmigen Gehäuseteils 2 ist eine
Hauptpumpe 4 angeordnet. Eine Hilfspumpe 5 ist
in einer von dem topfförmigen Gehäuseteil 2 abgewandten
Seite der Anschlussplatte 3 angeordnet. Die Hilfspumpe 5 kann
in einer zweistufigen Pumpeneinheit 1 als Ladepumpe der
Hauptpumpe 4 vorgesehen sein. In einer alternativen Ausführung
ist es auch möglich, dass die Hilfspumpe 5 als
Speisepumpe für ein durch die Pumpeneinheit 1 betriebenes
hydraulisches System vorgesehen ist.
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Die
Hauptpumpe 4, die im dargestellten Ausführungsbeispiel
als Axialkolbenmaschine ausgeführt ist, und die Hilfspumpe 5 werden
durch eine gemeinsame Antriebswelle 6 angetrieben. Die
Antriebswelle 6 weist ein aus dem topfförmigen
Gehäuseteil 2 im Bereich des Bodens herausgeführtes
Wellenende auf. An dem Wellenende der Antriebswelle 6 ist
eine Verzahnung 7 ausgebildet. Die Verzahnung 7 dient einer
drehfesten Verbindung der Antriebswelle 6 mit einer ein
Drehmoment erzeugenden Einrichtung.
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Die
gemeinsame Antriebswelle 6 ist mittels eines ersten Lagers 8 und
eines zweiten Lagers 9 in dem Gehäuse der Pumpeneinheit 1 drehbar
gelagert und so um eine Rotationsachse drehbar. Das erste Lager 8 ist
in dem Boden des topfförmigen Gehäuseteils 2 angeordnet.
Das zweite Lager 9 ist dagegen in der Anschlussplatte 3 auf
der dem Innenraum des topfförmigen Gehäuseteils 2 zugewandten
Seite der Anschlussplatte 3 angeordnet.
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Mit
der gemeinsamen Antriebswelle 6 ist eine Zylindertrommel 10 drehfest
verbunden. In der Zylindertrommel 10 sind mehrere Zylinderbohrungen ausgebildet.
Die Zylinderbohrungen sind auf einem Umfangskreis verteilt angeordnet
und erstrecken sich parallel zu der Rotationsachse. In jeder der
Zylinderbohrungen ist jeweils ein Kolben 11 längs
verschiebbar angeordnet. Mit dem Kolben 11 ist jeweils ein
Gleitschuh 12 gelenkig verbunden, über den sich der
Kolben 11 an einer Schrägscheibe 13 abstützt. Die
Schrägscheibe 13 weist eine Lauffläche
auf, auf der sich die Gleitschuhe 12 bei einer Drehung
der Zylindertrommel 10 gleitend abstützen. In
Abhängigkeit von einem Winkel, den die Lauffläche
der Schrägscheibe 13 mit der Rotationsachse der
gemeinsamen Antriebswelle 6 einnimmt, führen die
Kolben 11 eine Hubbewegung in den Zylinderbohrungen der
Zylindertrommel 10 aus.
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Auf
der von der Schrägscheibe 13 abgewandten Stirnseite
der Zylindertrommel 10 sind die Zylinderbohrungen offen.
Bei einer Drehung der Zylindertrommel 10 kommunizieren
die Zylinderbohrungen über in einer Steuerplatte 14 ausgebildete Öffnungen
wechselweise mit einer ersten Steueröffnung 15 oder
einer zweiten Steueröffnung 16 der Anschlussplatte 3.
Die erste Steueröffnung 15 und die zweite Steueröffnung 16 sind
nierenförmig ausgeführt, wie dies nachfolgend
unter Bezugnahme auf die 2 und 3 noch erläutert
wird. Die erste und die zweite Steueröffnung 15, 16 bilden
gemeinsam ein erstes Paar Steueröffnungen 15, 16.
Die erste Steueröffnung 15 ist mit einer Einlassleitung 17 und
die zweite Steueröffnung 16 ist mit einer Auslassleitung 18 verbunden. Über
die erste Steueröffnung 15 wird bei einer das
Volumen in der Zylinderbohrung vergrößernden Hubbewegung
des Kolbens 11 Druckmittel aus der Einlassleitung 17 angesaugt. Dementsprechend
wird bei einer das Volumen in der Zylinderbohrung verkleinernden
Hubbewegung des Kolbens das Druckmittel über die Steuerplatte 14 in die
zweite Steueröffnung 16 verdrängt. Die
Steuerplatte 14 weist vorzugsweise Durchgangsöffnungen auf,
welche hinsichtlich ihrer Geometrie mit der Geometrie der ersten
bzw. der zweiten Steueröffnung 15, 16 korrespondieren.
Um ein Verdrehen der Steuerplatte 14 relativ zu der Anschlussplatte 3 zu
verhindern, kann beispielsweise ein Passstift vorgesehen sein.
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Weiterhin
wird die Zylindertrommel 10 mit Hilfe einer Federkraft
in Richtung auf die Steuerplatte 14 zu beaufschlagt, so
dass eine dichtende Anlage der von der Schrägscheibe 13 abgewandten
Stirnseite der Zylindertrommel 10 an der Steuerplatte 14 gewährleistet
ist.
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Die
gemeinsame Antriebswelle 6 weist ein freies Wellenende 19 auf.
Das freie Wellenende 19 durchdringt das zweite Lager 9 und
ragt in eine abgestufte Ausnehmung 24 der Anschlussplatte 3 hinein. Die
abgestufte Ausnehmung 24 der Anschlussplatte 3 nimmt
auf ihrer von dem Innenraum des Gehäuses abgewandten Seite
die Bauteile der Hilfspumpe 5 auf. Auf dem freien Wellenende 19 ist
deren Rotor 20 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Hilfspumpe 5 als Flügelzellenpumpe ausgeführt. Der
Rotor 20 ist auf dem freien Wellenende 19 der gemeinsamen
Antriebswelle 6 mit Hilfe einer Drehmoment übertragenden
Einrichtung angeordnet. Im einfachsten Beispiel kann eine solche
Drehmoment übertragende Einrichtung eine Vielzahnverbindung oder
eine Keilwellenverbindung sein. Hierzu ist an dem freien Wellenende 19 eine
Mitnahmeverzahnung ausgebildet, die in eine korrespondierende Mitnahmelagerung
seitens des Rotors 20 eingreift.
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In
dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die
Hilfspumpe 5 als Flügelzellenpumpe ausgeführt.
Hierzu sind in dem Rotor 20 eine Mehrzahl von Nuten in
radialer Richtung bzw. näherungsweise radialer Richtung
eingebracht. In dem dargestellten Schnitt ist eine der Nuten 21 sichtbar.
In den Nuten ist jeweils ein bewegliches Element 22 angeordnet.
Bei Rotation des Rotors 20 wird aufgrund der Fliehkraft
das bewegliche, in radialer Richtung verschiebbare Element 22 in
radialer Richtung nach außen bewegt, so dass es dichtend
an einer inneren Umfangsfläche eines Hubrings 23 anliegt.
Um auch bei nicht ausreichender Fliehkraft das verschiebbare Element 22 auf
seiner Bahn zu halten, z. B. bei geringen Drehzahlen, kann ein nicht
dargestellter Führungsring vorgesehen sein. Alternativ
kann das verschiebbare Element 22 hydraulisch mit einer
radial nach außen wirkenden Kraft beaufschlagt sein.
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Der
Hubring 23 ist hinsichtlich seiner relativen Lage bezüglich
der Rotationsachse der gemeinsamen Antriebswelle 6 und
damit des Rotors 20 verschiebbar ausgeführt. Die
Position des Hubrings 23 wird durch eine Stellvorrichtung
sowie eine in entgegen gesetzter Richtung auf den Hubring 23 wirkende, in
der 1 nicht erkennbare Rückstellvorrichtung eingestellt.
Die Lage und Ausbildung der Stellvorrichtung bzw. der Rückstellvorrichtung
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 und 3 noch
erläutert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird
zum Erzeugen einer Stellkraft auf den Hubring 23 der in
der Einlassleitung 17 herrschende Druck zugeführt.
Die Einlassleitung 17 ist hierzu über einen Stelldruckkanal 26 mit
einem eine Druckkammer bildenden sichelförmigen Spalt verbunden.
Der Spalt entsteht zwischen dem Hubring 23 und der Ausnehmung 24 auf
der zur Außenseite hin gerichteten Seite der Anschlussplatte 3.
In die Ausnehmung 24 ist neben dem Hubring 23 auch
der Rotor 20 eingesetzt. Die Ausnehmung 24 wird
durch einen Deckel 25 verschlossen. Der Deckel 25 ist
beispielsweise über eine O-Ringdichtung gedichtet und mit
der Anschlussplatte 3 verschraubt. Als Rückstellvorrichtung ist
in einer in der 1 nicht erkennbaren Position beispielweise
eine Feder oder ein Federpaket vorgesehen. Die Rückstellvorrichtung
beaufschlagt den Hubring 23 mit einer Kraft, die entgegengesetzt
der hydraulischen Kraft wirkt, die durch den in der Einlassleitung 17 herrschenden
Druck in der Druckkammer auf den Hubring 23 erzeugt wird.
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Die
relative Lage des ersten Paars Steueröffnungen 15, 16 und
des zweiten Paars Steueröffnungen zueinander sind in der 2 verdeutlicht,
die eine Ansicht der Anschlussplatte 3 von der Seite der Hauptpumpe 4 aus
in Richtung der Rotationsachse zeigt. Es ist zu erkennen, dass die
erste Steueröffnung 15 und die zweite Steueröffnung 16 nierenförmig
ausgebildet sind und sich entlang jeweils eines Abschnitts eines
Kreisbogens erstrecken. Die erste Steueröffnung 15 ist
mit der Einlassleitung 17 verbunden, während die
zweite Steueröffnung 16 mit der Auslassleitung 18 der
Hauptpumpe 4 verbunden ist. Die Einlassleitung 17 und
die Auslassleitung 18 erstrecken sich ausgehend von den
Steueröffnungen 15, 16 in entgegen gesetzte
Richtungen.
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Die
erste Steueröffnung 15 und die zweite Steueröffnung 16 sind
symmetrisch zu einer ersten Mittelachse 31 angeordnet.
Die Einlassleitung 17 und die Auslassleitung 18 erstrecken
sich entlang einer Linie 32, die senkrecht auf der ersten
Mittelachse 31 des ersten Paars Steueröffnungen 15, 16 steht.
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Zum
Zuführen und Abführen von Druckmittel zu bzw.
von der Hilfspumpe 5 ist ein zweites Paar Steueröffnungen 27 bzw. 28 vorgesehen.
Das zweite Paar Steueröffnungen 27 bzw. 28,
welches aus der dritten Steueröffnung 27 und der
vierten Steueröffnung 28 besteht, ist in der 2 gestrichelt
dargestellt. Damit wird angegeben, dass in der in der 2 dargestellten
Ansicht das zweite Paar Steueröffnungen 27, 28 eigentlich
verdeckt ist.
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Das
erste Paar Steueröffnungen 15, 16 und das
zweite Paar Steueröffnungen 27, 28 sind
verdreht zueinander angeordnet. Die Steueröffnungen des
zweiten Paars Steueröffnungen 27, 28 sind
wiederum nierenförmig ausgebildet und liegen symmetrisch
bezüglich einer zweiten Mittelachse 37. Die Verdrehung
der ersten Mittelachse 31 zu der zweiten Mittelachse 37 wird
durch einen Zwischenwinkel α beschrieben, den die zweite Mittelachse 37 mit
der ersten Mittelachse 31 in der senkrechten Projektion der 2 einschließt.
Allgemein bedeutet das, dass die zweite Mittelachse 37 eine
durch die erste Mittelachse 31 und die Rotationsachse der
gemeinsamen Antriebswelle 6 gebildete Ebene in einem Winkel α schneidet.
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Erfindungsgemäß ist
dieser Winkel α in jedem Fall ungleich 90 Grad und vorzugsweise
auch ungleich null Grad. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn der
Winkel α wenigstens 35 Grad, höchstens jedoch
55 Grad beträgt, wie es im dargestellten Beispiel gezeigt
ist. Bei dieser Ausrichtung der zweiten Mittelachse 37 bezüglich
der ersten Mittelachse 31 ist es möglich, die
Hilfspumpe 5 als verstellbare Pumpe auszuführen
ohne die Baulänge der Pumpeneinheit 1 zu vergrößern.
Dies wird nachfolgend noch ausführlich erläutert.
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Die
dritte Steueröffnung 27 bildet eine ansaugseitige
Steuerniere der Hilfspumpe 5. Die dritte Steueröffnung 27 ist
mit einem Saugkanal 29 verbunden. Der Saugkanal 29 ist
in einem Anschlussbogen 30 ausgebildet, welcher seitlich
an der Anschlussplatte 3 vorgesehen ist.
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Zum
Abführen des durch die Hilfspumpe 5 geförderten
Druckmittels ist mit der vierten Steueröffnung 28 ein
Auslasskanal 33 verbunden. Wie es in der 2 gezeigt
ist, umgibt der Auslasskanal 33 ringförmig zumindest
teilweise die Einlassleitung 17.
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Wenn
die Hilfspumpe 5 als verstellbare Pumpe ausgeführt
ist, wie es in der 1 bereits erläutert wurde,
so ist entgegen dem aus der Einlassleitung 17 entnommenen
Steuerdruck eine Rückstellkraft vorzusehen, die bei geringer
werdendem Steuerdruck die Hilfspumpe 5 in Richtung größer
werdenden Fördervolumens verstellt. Hierzu ist entlang
der zweiten Mittelachse 37 eine Bohrung 34 vorgesehen,
welche eine entsprechende Rückstellvorrichtung aufnimmt. Der
besseren Übersichtlichkeit wegen sind die Bauelemente der
Rückstellvorrichtung in der 2 nicht dargestellt
und werden nachfolgend noch unter Bezugnahme auf 3 erläutert.
Bei der bevorzugten Anordnung der relativen Lage der Steueröffnungen des
ersten Paars Steueröffnungen 15, 16 und
des zweiten Paars Steueröffnungen 27, 28 zueinander, ergibt
sich entlang der zweiten Mittelachse 37 die Möglichkeit,
eine solche Rückstellvorrichtung vorzusehen. Die Rückstellvorrichtung
kann in der Bohrung 34 angeordnet werden, ohne dass eine Änderung
der Leitungsführung der Einlassleitung 17 und
der Auslassleitung 18 erforderlich ist. Ebenso kann, wenn eine
Regelung oder Steuerung der Hilfspumpe 5 über den
eingangsseitig an der Hauptpumpe 4 anliegenden Druck nicht
erfolgt, ein anders ausgebildetes Verstellmittel am diametral anderen
Ende der Mittelachse 37 vorgesehen sein und dort eine Stellkraft
auf den Hubring 23 erzeugen.
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In
der 3 ist eine weitere Ansicht der Anschlussplatte 3 von
der von der Hauptpumpe 4 abgewandten Seite dargestellt.
Die bereits unter Bezugnahme auf die 2 erläuterten
Merkmale sind, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden,
mit identischen Bezugszeichen versehen und es wird auf ihre erneute
Beschreibung verzichtet.
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In
der 3 ist es gezeigt, dass in der Bohrung 4 eine
Rückstellvorrichtung 36 angeordnet ist. Die Rückstellvorrichtung 36 umfasst
einen Stopfen 35, der über eine Schraubverbindung
in der Bohrung 4 gesichert ist. Der Stopfen 35 bildet
gleichzeitig ein erstes Federlager für eine Rückstellfeder 42 aus.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform
ist der Stopfen 35 auf seiner dem Hubring zugewandten Seite hohlgebohrt.
Dies führt zu einer Bauraumverringerung, da die Rückstellfeder 42 in
den hohlgebohrten Bereich eingreifen kann. Zur Abstützung
der Rückstellfeder 42 in dem hohlgebohrten Stopfen 35 ist eine
Scheibe oder ein Ring vorgesehen. Der Stopfen 35 wird so
vor Verschleiß geschützt. Die Rückstellfeder 42 ist
als Spiralfeder ausgeführt und übt bei eingeschraubten Stopfen 35 eine
Kraft in Richtung der zweiten Mittelachse 37 auf den in
der 3 der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellten
Hubring 23 aus. Durch diese Federkraft wird der Hubring 23 mit
einer in Richtung größer werdenden Fördervolumens
der Hilfspumpe 5 wirkenden Kraft beaufschlagt. In entgegen
gesetzter Richtung wirkt an dem zwischen der Ausnehmung 24 und
dem Hubring 23 ausgebildeten Spalt ein Stelldruck.
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Aufgrund
der Anordnung der Steueröffnungen 15, 16 der
Hauptpumpe 4 sowie der Steueröffnungen 27, 28 der
Hilfspumpe 5 ist der axiale Versatz zwischen den Ebenen,
in denen das erste Paar Steueröffnungen 15, 16 bzw.
das zweite Paar Steueröffnungen 27, 28 angeordnet
sind, im Vergleich zu herkömmlichen Anordnungen gering.
Zur Anordnung der Einlassleitung 17 und der Auslassleitung 18 sowie
der Leitungen 29 bzw. 33 kann daher zumindest teilweise
ein zwischen den jeweils anderen Steueröffnungen ausgebildeter
Umsteuerbereich der Anschlussplatte 3 genutzt werden. Dadurch
kann der Rotor 20 der Hilfspumpe 5 näher
an dem zweiten Lager 9 platziert werden, so dass das freie
Wellenende 19 kurz ist. Bei einem solchen vergleichsweise
kurzen freien Wellenende 19 führen die seitlichen
Kräfte, die durch den Rotor 20 aufgrund des Förderdrucks auf
das freie Wellenende 19 wirken, zu einer verringerten Durchbiegung
der Antriebswelle 6.
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Die 3 zeigt
zudem einen ersten Anschlag 38 und einen zweiten Anschlag 39.
Die beiden Anschläge 38, 39 sind vorzugsweise
in Umfangsrichtung beidseitig der Rückstellvorrichtung 36 in
der Ausnehmung 24 in dem für die Aufnahme der
Hilfspumpe 5 vorgesehenen Abschnitt angeordnet. Über die
Höhe der beiden Anschläge 38 und 39 ist
ein minimales Fördervolumen der Hilfspumpe 5 konstruktiv vorgegeben.
Dies hat insbesondere dann Vorteile, wenn bei noch kaltem Druckmittel
aufgrund der hohen Viskosität des Druckmittels die Hilfspumpe 5 in ihren
Regelbereich gebracht wird. Es treten bei hohen Viskositäten,
wie sie bei kalten Druckmitteln auftreten, hohe Staudrücke
auf. Der Hubring 23 wird durch die Anschläge 38 und 39 in
einer Position gehalten, so dass die Förderleistung der
Hilfspumpe 5 ausreichend ist, um im Falle der Ausführung
der Hilfspumpe 5 als Ladepumpe die Hauptpumpe 4 mit Druckmittel
zu versorgen. Ist eine konstruktive Festlegung eines Mindestfördervolumens
nicht erforderlich, so können die Anschläge 38 und 39 auch
entfallen. In einer alternativen Ausführung kann statt
der festen Anschläge 38 und 39 auch ein
einstellbarer Anschlag vorgesehen sein. Dieser wird z. B. durch
einen Gewindestift realisiert, der in den Stopfen 35 eingeschraubt
wird.
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Die
Durchbiegung der Antriebswelle 6 wirkt sich negativ auf
das Laufverhalten und insbesondere auf die Verschleißfestigkeit
der Hilfspumpe 5 aus. An dem freien Ende 19 der
gemeinsamen Antriebswelle 6 ist daher bevorzugt eine leicht
ballige Mitnahmeverzahnung 40 ausgebildet, welche in der 4 vereinfacht
dargestellt ist. Die Mitnahmeverzahnung 40 ist mit einem
Radius 41 ausgeführt, der in dem teilweise geschnitten
dargestellten freien Wellenende 19 der 4 erkennbar
ist. Durch diese Ausbildung der Mitnahmeverzahnung 40 mit
einem Radius 41 ist es möglich, die Rotationsachse
der Antriebswelle 6 im Bereich des freien Wellenendes 19 geringfügig
gegenüber der Lageebene des Rotors 20 zu neigen,
so dass die Lageebene des Rotors 20 und die Rotationsachse
der Antriebswelle 6 im Bereich des freien Wellenendes 19 einen
von 90° verschiedenen Winkel einschließen. Anstelle
der balligen Mitnahmeverzahnung 40 an dem freien Ende 19 der
Antriebswelle 6 kann auch die korrespondierende Mitnahmelagerung,
die im Inneren des Rotors 20 ausgebildet ist, mit einer
gekrümmten Geometrie versehen sein. Da die Ausführung
mit einer balligen Mitnahmeverzahnung 40 an dem freien
Ende 19 der Antriebswelle 6 fertigungstechnisch
einfacher zu realisieren ist, wird diese bevorzugt.
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Der
Effekt einer solchen balligen Mitnahmeverzahnung bzw. in entsprechender
Weise einer in axialer Richtung gekrümmten Ausführung
der korrespondierenden Mitnahmelagerung des Rotors 20 ist in
den 5 und 6 dargestellt. Die 5a zeigt eine zylindrische Mitnahmevorrichtung
eines Wellenendes 19' einer Antriebswelle und eines darauf
angeordneten Rotors 20'. Wird aufgrund von auftretenden
Querkräften nun das freie Wellenende 19' der Antriebswelle
durchgebogen, wie es schematisch in der 5b gezeigt
ist, so verkantet der Rotor 20 und liegt einerseits an
der Anschlussplatte 3 und andererseits an dem Deckel 25 an.
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In
der 6 ist dagegen die Ausführung gemäß der
Erfindung mit einer balligen Mitnahmeverzahnung 40 an dem
freien Wellenende 19 der Antriebswelle 6 der erfindungsgemäßen
Pumpeneinheit 1 gezeigt. Während sich in einer
Situation ohne auftretende Querkräfte an der Positionierung
des Rotors 20 zwischen der Anschlussplatte 3 und
dem Deckel 25 nichts ändert, ist es in der 6b erkennbar, dass die parallele Ausrichtung
der Lage- bzw. Rotationsebene des Rotors 20 zu der Anschlussplatte 3 bzw. dem
Deckel 25 auch bei einer Durchbiegung des freien Wellenendes 19 erhalten
bleibt. Während in der 6a und 6b lediglich die ballige Ausführung
der Mitnahmeverzahnung 40 des freien Wellenendes 19 dargestellt
ist, ist ersichtlich, dass eine entsprechend entgegen gesetzte Rundung
der Mitnahmelagerung des Rotors 20 ein identischer Effekt
erzielbar ist.
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Es
ist zu bemerken, dass in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
zwar die Verdrehung der Steueröffnungen 15, 16 gegenüber
den Steueröffnungen 27, 28 zusammen mit
der Lagerung des Rotors 20 auf einem freien Wellenende 19 der
Antriebswelle 6 einer Pumpeneinheit 1 gezeigt
ist. Es ist jedoch ebenso denkbar, dass die Antriebswelle 6 den Rotor 20 durchdringt
und auf der von der Hauptpumpe 4 abgewandten Seite des
Rotors 20 noch einmal gelagert ist, um die auftretenden
Querkräfte aufzunehmen und die damit verbundene Durchbiegung der
Antriebswelle 6 zu reduzieren. Die erfindungsgemäße Anordnung
des ersten Paars Steueröffnungen 15, 16 und
des zweiten Paars Steueröffnungen 27, 28 relativ
zueinander ist auch bei mehrteiligen Antriebswellen vorteilhaft.
Dabei wird ein erster Antriebswellenteil der Hauptpumpe 4 über
eine Kupplungsnabe mit einem zweiten Antriebswellenteil der Hilfspumpe 5 verbunden.
Der zweite Antriebswellenteil treibt den Rotor 20 an und
kann auch beidseitig des Rotors 20 gelagert sein. Auch
bei einer solchen Anordnung führt die erfindungsgemäße
Verdrehung der Steueröffnungen 15, 16 und 27, 28 zu
der erwünschten Baulängenverkürzung.
Da im Gegensatz zum Stand der Technik trotzdem der Rotor 20 näher an
dem zweiten Lager 9 und in jedem Fall näher an der
Einlassleitung 17 bzw. der Auslassleitung 18 platziert
werden kann, bietet die besondere Anordnung des zweiten Paars Steueröffnungen 27, 28 auch
bei einer beidseits des Rotors 20 vorgesehenen Lagerung
der Antriebswelle 6 Vorteile. Die Anschlussplatte 3 baut
im äußeren Bereich schlanker, da lediglich für
die Aufnahme des Lagers zentrumsnah eine Verlängerung der
Anschlussplatte 3 erforderlich ist.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Vielmehr ist es auch möglich, einzelne
Merkmale der erfindungsgemäßen Pumpeneinheit 1 vorteilhaft
miteinander zu kombinieren. Insbesondere kann die Hilfspumpe 5 anstelle
der im Beispiel angegebenen Flügelzellenpumpe auch als
Rollenzellenpumpe ausgeführt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2236751 [0002]
- - DE 1150852 [0004]
- - DE 102004009838 A1 [0005]