DE1927073A1 - Hydraulikeinheit - Google Patents

Hydraulikeinheit

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DE1927073A1 DE19691927073 DE1927073A DE1927073A1 DE 1927073 A1 DE1927073 A1 DE 1927073A1 DE 19691927073 DE19691927073 DE 19691927073 DE 1927073 A DE1927073 A DE 1927073A DE 1927073 A1 DE1927073 A1 DE 1927073A1
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/344—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
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Description

E. 9484
20.5.1969 Vo/Wa
Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmust erhilf sanmeldung
EOBERO? BOSCH GMBH, 7 Stuttgart W, Breitscheidstrasse 4-
Hydraulikeinheit
Die Erfindung betrifft eine, aus Pumpe und Elektromotor bestehende Hydraulikeinheit, insbesondere Brennstofförderpumpe, mit einem die Pumpe und den Elektromotor dicht umschließenden Gehäuse, das wenigstens zum großen Teil mit unter Förderdruck stehendem Fördermittel gefüllt ist, bei welcher der Anker des Elektromotors im Fördermittel läuft und die Motorlager vom Fördermittel geschmiert werden.
009850/1063
Robert Bosch GmbH R. 9484 Vo/Wa
Stuttgart
Eine solche Pumpeneinheit ist aus der USA-Patentschrift 1 493 612 bekannt, und als in den Kraftstoff eingetauchte Tankförderpumpe ausgebildet. Sie hat ein zylindrisches Gehäuse, in dem der elektrische Antriebsmotor und das Pumpenteil angeordnet sind· Das Pumpenteil, eine besondere Art von Zentrifugalpumpe, fördert direkt in den Motorraum, Durch ein an dessen Oberseite angeordnetes Steigrohr gelangt der Kraftstoff in. die Förderleitung.
Der Motorraum ist also im Betrieb der Pumpe mit lint er Förderdruck stehendem Kraftstoff gefüllt, wodurch die Lager geschmiert und der Anker gekühlt werden.
Diese Pumpeneinheit hat den Nachteil, daß die Abriebteile von den Schleifkohlen und vom Kollektor einerseits den geförderten Kraftstoff verschmutzen, was zu Störungen des mit dem Kraftstoff gespeisten Verbrennungsmotors z.B. durch Verstopfen der Vergaserdüsen führen kann. Andererseits werden diese Abriebteile unkontrolliert im Motorraum bewegt, wo sie dann Lager- und sogar den Pumpenausfall verursachen können. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Motorwelle mit dem daran befestigten Pumpenrad einseitignit Förderdruck beaufschlagt wird, wodurch eine zusätzliche Axialbelastung der Lager hervorgerufen wird.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine aus Pumpe und Elektromotor bestehende Hydraulikeinheit zu schaffen, deren Motor vom Fördermittel gekühlt wird, und bei der die Lager durch gute Kühlung und Schmierung sowie Axialkraftentlastung derart geschont werden, daß die Hydraulikeinheit eine gegenüber den gekannten Aggregaten wesentlich erhöhte Lebensdauer erreicht·
009850/1063
Robert Bosch GmbH H. 9484 Vo/Wa
Stuttgart
Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das freie Ende einer gemeinsamen Motor- und Pumpenwelle, auf dem das Förderorgan der Pumpe, insbesondere der Hotor einer Rollenzellenpumpe, fest angeordnet ist, in einen Raum ragt, der direkt mit dem DruckbereHch der Pumpe verbunden ist, und daß der den Elektromotor enthaltende Motorraum des Gehäuses ebenfalls mit dem Druckbereich der Pumpe verbunden ist.
Das hat den Vorteil, daß die gemeinsame Pumpen- und Motorwelle hydrostatisch entlastet ist, daß also die Axialkraftbelastung der Lager auf ein Minimum gesenkt worden ist. Außerdem wird ein begrenzter Teil des Fördermittels .zur Kühlung und Schmierung des Elektromotors und seiner Lager aufgrund hydrodynamischer Effekte durch den Motorraum gefördert. Diese Fördermittelmenge wird erst nach Durchgang durch ein Filter wieder in den Förderstrom der Pumpe eingespeist, wodurch Schmutzteile ausgefiltert werden. Dadurch, daß nur ein begrenzter Teil des Fördermittels diesen strömungstechnisch ungünstigen Veg nehmen muß, können die hervorgerufenen Energieverluste gering gehalten werden.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn eine insbesondere radial verlaufende Nut in einer den Arbeitsraum der Pumpe begrenzenden Seitenwand die Verbindung des Raumes, in den das freie Wellenende ragt, übernimmt.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Hydraulikeinheit, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Pumpenteil längs H-II von Fig. 1.
009850/1063
Hobtrt Bosch GmbH H. 9484 Vo/Wa
Stuttgart
Sie Hydraulikeinheit besteht aus einem Elektromotor, der im Motorraum 1 des Gehäuses angeordnet ist, und einer Rollen-Eellenpumpe 2. Der Elektromotor hat einen Anker 3 und einen Stator, der aus einem Stahltopf 4 mit darin angeordneten Magnetsegmenten 5 besteht. DerAnker 3 hat eine Welle 6, die in zwei Kalottenlagern 7«β läuft.
Die 'Wickelköpfe der Ankerpakete einschließlich der Schaltdrähte und der Kollektorhaken sind mit Kunststoffhauben abgedeckt.
Bas der Pumpe 2 abgewandte Lager 7 ist in einer Ausbauchung i* Boden des Stahltopfes 4 angeordnet. An der Innenseite der Ausbauchung 9 sind mehrere kegelmantellinienartig verlaufende Nuten 10 angebracht. Durch eine Blechscheibe 11 wird das Kalottenlager 7 in seiner Position gehalten.
Das nach unten offene Ende des Stahltopfes 4 sitzt muffenartig auf einem zylindrischen Rohransatz 12 eines Oberteils 17 der Rollenzellenpumpe 2. Ein in einer Ausnehmung des Rohransatzes angeordneter Dichtungsring 13 dichtet die Übergangsetelle nach außen ab. Der Stahltopf 4 ist an dem RohransatE 12 mittels mehrerer am Umfang verteilter Blechlappenvereteamingen 14 befestigt.
Die Rollenzellenpumpe 2 hat ein im wesentlichen aus drei Teilen aufgebautes Gehäuse, das aus einem Anschlußteil 15,· einer Mittelplatte 16 und dem Oberteil 17 besteht. Alle Teile sind durch Schraubbolzen 18 (Fig. 2) miteinander verbunden.
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Robert Bosch GmbH R. 9484 Vo/Wa
Stuttgart ·
Ia Boden 19 des Oberteils 17 ist mittig eine Bohrung 20 angeordnet, durch die die Welle 6 des Elektromotors geführt ist. Bine muldenartige, dem Elektromotor zugewandte Erweiterung 21 der Bohrung 20 nimmt das Kalottenlager 8 auf.
Die dem Elektromotor abgewandte, ebene Außenfläche 17' des Oberteils 17 der Rollenzellenpumpe grenzt an die Mittelplatte 16· Sie ist kreisförmig und konzentrisch zur Welle 6 ange ordnet j ihr Durchmesser entspricht dem des Oberteils 17.
Durch einen in eine Nut 25 in der Außenfläche 17' des Oberteils 17 eingelegten O-Eing 24 ist die Verbindungsstelle nach außen abgedichtet. Die Mittelplatte 16 hat eine zylindrische Gehäüseausnehmung 22, die um einen geringen Betrag exzentrisch zur Welle 6 angeordnet ist, deren freies Ende durch die Gehäüseausnehmung 22 greift.
Gegen die andere, dem Elektromotor abgewandte Seite der Mittelplatte 16 grenzt mit seiner ebenen Außenfläche 15* das Anschlußteil 15. Auch hier ist die Verbindungsstelle durch einen in eine Nut 25 eingelegten O-Ring 26 nach außen abgedichtet. Konzentrisch zur Welle 6 ist in der Außenfläche 15' ein muldenartig ausgebildeter Raum 28 angeordnet. Die Außenfläche 15' stellt eine der beiden Seitenwände dar, die den in der Gehäüseausnehmung 22 gebildeten Arbeitsraum der Rollenzellenpumpe begrenzen. In den Raum 28 ragt ein nur sehr kurzes Ende der Welle 6 hinein.
Die Welle 6 trägt auf ihrem freien Ende in der Gehäuseausnehmung 22 der Mittelplatte 16 einen Rotor 29. Im Rotor sind mehrere etwa radial verlaufende Schlitze JO angeordnet, die sich über seine ganze Breite erstrecken. In den Schlitzen 30 bewegen sich Dichtrollen 31t die auf der Innenwand der Gehäüseausnehmung laufen. ^
009850/1063
ORiGtNAL INSPECTEO
Robert Boich OgfeH Β·# 9*84 Vo/Wa
Stuttgart
Bit Gthäueeau«fieh*ung 22 bildet zusammen mit der Botoraussenuafangsflache einen Arbeitsraum mit einem Saug- und einem Druckbereich* 33er gesamte Arbeiteraum wird durch die Dichtrollen 31 in. einseine For der »eilen aufgeteilt, die sich beim Umlauf des Rotors 29 verkleinern und wieder vergrößern.
In der Außenfläche 15' ist im Saugbereich des Arbeitsraumes ein bogenförmig verlaufender und der Krümmung der Gehäuseausnehmung 22 folgender Saugschlitz 32 angeordnet; im Druckbereich befindet sich ein entsprechender Druckschlitz 33· Die Schlitze erstrecken sich jeweils über einen Vinkelbereich von etwa 110°.
Eine ebenfalls in die Außenfläche 15' eingearbeitete, radial zur Pumpenwelle 6 verlaufende Nut 34- verbindet den Raum 28 direkt mit dem Druckbereich des Arbeitsraumes der Pumpe.
Auf der dem Elektromotor abgewandten Seite des Anschlußteils 15 sind drei in Richtung der Pumpenwelle verlaufende Anschlüsse für die Förderflüssigkeitsleitungen angeordnet: ein Saugstutzen 35 für die Verbindungsleitung zum Vorratstank z.B. eines Kraftfahrzeuges, ein Druckstutzen 36 für die Leitung zum Verbraucher, also z.B. zum Vergaser eines Verbrennungsmotors, und ein Rücklauf stutzen 37 für die Rücklauf leitung zum Vorratstank.
Eine im Zulauf stutzen 35 angeordnete Zulaufbohrung 35' mündet in den Saugschlitz 32. Im Anschlußteil 15 ist außerdem eine senkrecht zur Welle 6 verlaufende Sackbohrung 38 angeordnet, in der ein Steuerschieber 39 dicht und gleitend geführt ist. Am Grund der Sackbohrung befindet sich ein Ring-'
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ORlOiNAL INSPECTED Hobert Bosch GmbH Η· 9W Vo/Va
Stuttgart
raum 40, der mit den Druckschutz 33 in Verbindung steht. Koaxial, aber mit geringerem Durchmesser als derjenige der Sackbohrung 38 erstreckt sich noch eine Verbindungsbohrung 38' zu einer im Druckstutzen 36 angeordneten Druckbohrung 36*. Die Einmündung der Verbindungsbohrung 38* in den Boden der Sackbohrung 38 ist als Sits für einen Schließkörper ausgebildet, der auf dem Boden des kolbenförmigen Steuerschiebers 39 angeordnet ist·
Der Steuerschieber 39 hat an seiner Mantelflache eine enge, in Achsrichtung des Steuerschiebers verlaufende Hut 42, die zwei ebenfalls in die Hantelfläche eingestochene Ringnuten 43,44 miteinander verbindet· Der Abetand der beiden Ringnuten 43,44 ist so bemessen, daß die von ihnen gebildeten Ringräume bei vollkommen eingeschobenem Steuerschieber 39 -wie in Fig. 1 dargestellt - einerseits mit dem Druckschiit κ 33 und andererseits mil; der im Rücklauf stutzen 37 angeordneten Rücklaufbohrung 37* verbunden sind.
Der Steuerschieber 39 ist von einem aus zwei verschieden harten Federn 45,46 bestehenden Federpaket belastet. Die weniger harte Feder 45 stützt sich einerseits direkt am Steuerschieber 39 und andererseits auf einem Blechteller 47 ab, der seinerseits wieder von der härteren feder 46 gegen eine in der Bohrung 38 gebildete Schulter 48 gehalten wird. Mit ihrem anderen Ende sitzt die Feder 46 auf dem Boden eines topfförmigen Verschlußdeckels 49 für die Sackbohrung 38 auf. Der Verschlußdeckel ist über einen zylindrischen Fortsatz des Anschlußteils 15 geschoben und dort mittels mehrerer .Blechlappenverstemmungen 50 befestigt. Durch einen eingelegten Dichtring 51 ist der Verschlußdeckel abgedichtet.
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009850/1063
Robert. Bo sch GmbH R. 9484 Vo/V/a
Stuttgart
Im Oberteil 17 der Rollenzellenpumpe ist eine parallel zur Pumpenwelle 6 verlaufende Bohrung 53 angeordnet, die etwa gegenüber der zum Ringraum 40 führenden Verbindung im Druckbereich des Arbeitsraumes mündet. Sie verbindet den Motorraum 1, indem sich der Elektromotor befindet, über ein an der Mündung der Bohrung 53 angeordnetes Filter 54 mit dem Druckbereich der Pumpe.
Die Zuleitung des zum Betrieb des Elektromotors benötigten Stromes geschieht über als Flachstecker 55 ausgebildete, in einen Isolierkörper 56 eingelegte Anschlüsse, die mit auf einer Bürstenplatte 57 angeordneten, in der Zeichnung nicht sichtbaren Schleifkontakten verbunden sind«
Der Isolierkörper ist in einer seitlichen Bohrung des Oberteils 17 angeordnet. Die Durchtrittstelle ist durch einen eingelegten Dichtungsring 58 abgedichtet.
Die Funktionsweise der Rollenzellenpumpe 2 wird als bekannt vorausgesetzt, so daß hier auf eine Beschreibung verzichtet werden kann.
Beginnt die Pumpe su fördern, so gelangt sofort vom Druckbtreich des Arbeiteraumes über die Hut 34 unter Druck stehendes Fördermittel in den muldenartigen Raum 28. Von dort fließt das Fördermittel, also z.B. Kraftstoff, an der Welle 6 entlang durch das Spiel am Kalottenlager 8 in den Motorraum 1 (diese Menge liegt bei einer bestimmten Hydroeinheit bei etwa 4 dsr/h )· Nachdem dieser wenigstens zum größten Teil mit Fördermittel gefüllt ist - beim Füllvorgaig gelangt auch Über die Bohrung 53 Fordermittel in den Motorraum 1 - wird -unter Ausnutzung strömungsdynamischer Effekte eine Spülströ-Kung folgender Art durch den Motorraum erreicht; Aus der Pumpe
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009850/1063 ORIGiNAL INSPECTED
Robert Bosch GmbH . R. 9484- Vo/Wa
Stuttgart
fließt kaltes Fördermittel durch das Kalottenlagerspiel, wobei die Reibungswärme abgeführt wird. Infolge der bei der niedrigen Temperatur höheren Viskosität des Fördermittels wird bei dessen Eintritt in das/ein guter Schmierfilm im Kalottenlager gebildet. Im Motorraum umspült das Fördermittel dann den Anker 3» der dadurch eine Abkühlung erfährt, und schmiert das Kalottenlager 7- Über die in der Ausbauchung 9 des Stahltopfes 4 angeordneten Nuten gelangt das Fördermittel leicht auch hinter das Ende des Kalottenlagers 7·
Durch die Rotation des Elektromotors entsteht, wie in der Praxis festgestellt worden ist, im Motorraum eine nach außen gerichtete Strömung, so daß das nunmehr leicht erwärmte Fördermittel durch das Filter 54- und die Bohrung 53 wieder aus dem Motorraum abströmt. Es wird dann in den normalen Förderstrom eingespeist, während Schmutzteile, z.B. Abrieb der Schleifkohlen, vom Filter 54- im Motorraum zurückgehalten werden.
Die Funktion des Druckregelventils ist folgendermaßen:
Bei Förderbeginn befindet sich der Steuerschieber 39 in der in Fig. 1 dargestellten Position. Es kann vorkommen, daß die Pumpe zuerst nur Luft oder Gase fördert. Diese strömen dann vom Druckbereich 33 des Pumpenarbeitsraumes über den von der Ringnut 43 gebildeten Ringraum und die Nut 42 in den Ringraum, welcher von der Ringnut 44 gebildet wird, dann in die Rücklaufbohrung 37' und von dort zurück in den Vorratstank·
0 Ö 9 8 5 0/1063
Robert Bosch GmbH R. 9484 Vo/Wa
Stuttgart
-. Sobald von der Pumpe Fördermittel herangeführt wird, staut sich dieses infolge der starken Drosselung in der Nut 42 im Ringraum 40 solange, bis ein vorbestimmter Druckwert erreicht ist. Dann wird der Steuerschieber 39 gegen die Kraft der Feder 45 verschoben, wodurch der Strömungsweß über die Verbindungsbohrung 38' und die Druckbohrung 36* frei wird.
Zugleich wird die Ringnut 43 und damit der gedrosselte Strömungsweg über die Nut 42 zum Rücklauf abgeschlossen.
Steigt nun der Druck in der Druckleitung weiterhin bis über einen zulässigen Maximalwert an, so wird der Steuerschieber gegen die Kraft der Feder 46 schließlich soweit in die Bohrung 38 eingeschoben, daß das Fördermittel zum Rücklauf abströmen kann und das System entlastet wird.
Bei Beendigung der Förderung fällt der Druck ab, und der Steuerschieber 39 kehrt unter der Wirkung der Federkraft in seine Ruhelage zurück. Die Verbindungsbohrung 38' und damit der Strömungeweg zur Druckbohrung 36' und zum Verbraucher ist unterbrochen.
Die hier beschriebenen technischen Lehren sind natürlich nicht an die Verwendung einer Rollenzellenpumpe oder an die Kombination einer Pumpe mit dem beschriebenen Druckregelventil gebunden.
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ORIGfNAL IKSPECTED 009850/1063

Claims (1)

  1. Stuttgart
    Ansprüche
    Aus Pumpe und Elektromotor bestehende Hydraulikeinheit, insbesondere Brennstofförderpumpe, mit einem die Pumpe und den Elektromotor dicht umschließenden Gehäuse, das wenigstens zum großen Teil mit unter Förderdruck stehendem Fördermittel gefüllt ist, bei welcher der Anker des Elektromotors im Fördermittel läuft und die Motorlager vom Fördermittel geschmiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende einer gemeinsamen Motor- und Pumpenwelle (6), auf dem das Förderorgan (29) der Pumpe (2), insbesondere der Rotor einer Rollenzellenpumpe, fest angeordnet ist, in einen Baum (28) ragt, der direkt Mit dem Druckbereich (33) der Pumpe verbunden ist, und daß der den Elektromotor enthaltende Motorraum des Geniuses ebenfalls mit dem Druckbereich der Pumpe verbunden ist.
    2· Hydraulikeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (28) konzentrisch zur Welle (6) in einer den Arbeitsraum der Pumpe (2) begrenzenden Seitanwand (15') angeordnet ist, in die zugleich eine, insbesondere radial zur Welle (6) verlaufende Hut (3*) eingearbeitet ist, dl« den Baum (28) mit dem Druckbereich (33) der Pumpe (2) verbindet.
    009850/1063
    ORlOINAL INSPECTED
    Robert Bosch GmbH Ä R. 9A84 Vo/Wa .
    Stuttgart
    3. Hydraulikeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge-.kennzeichnet, daß eine Bohrung (53)» die mit einem Filter (54) versehen ist, den Motorraum ("T) mit dem Druckbereich (33) der Pumpe verbindet.
    4. Hydraulikeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3» mit einer Rollenzellenpumpe, bei der sich in etwa radialen Schlitzen eines auf der gemeinsamen Motor- und Pumpenwelle fest angeordneten Rotors Dichtrollen bewegen, die einzelne Förderzellen von einander abteilen und die, in Richtung der Motorachse angeordnet, auf der Innenwandung einer Gehäuseausnehmung abrollen und mit mindestens einem zwischen der Gehäuseausnehmung und dem Rotor liegenden Arbeitsraum der jeder einen Niederdruck- und einen Hochdruckbereich enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (53) in der dem Elektromotor zugewandten, den Arbeitsraum der Pumpe (2) begrenzenden Seitenwand (171) angeordnet ist und in den Druckbereich der Pumpe mündet, und daß das Filter (52O direkt über der Mündung der Bohrung (53) im Motorraum (1) angeordnet ist.
    5. Hydraulikeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Pumpe (2) ein Druckregelventil (39) angeordnet ist, das bei Erreichen eines
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    Robert Bosch GmbH R· 9484 Vo/Wa
    Stuttgart
    vorbestimmten Drucks zur Druckleitung (38',36') hin öffnet und eine gedrosselte Verbindung (42) zum Rücklauf ( 37' ) lint erbri cht.
    6. Hydraulikeinheit nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil einen in einer Bohrung (38) gleitenden Steuerschieber (39) hat, der von einem aus zwei verschieden harten Federn (4-5,46) zusammengesetzten Federpaket belastet ist.
    7. Hydraulikeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die weniger harte Feder (45) direkt am Steuerschieber (39) abstützt, während sie mit ihrem anderen Ende auf einem Federteller (47) aufsitzt j der seinerseits von der härteren Feder (46) gegen eine Schulter (48) in der Bohrung (38) gehalten wird.
    8. Hydraulikeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (39) an seiner den Federn (45,46) abgewandten Stirnseite einen Fortsatz hat, auf dem ein Schließkörper (41) sitzt, welcher die in die 'Druckleitung (361) mündende Bohrung (381) verschließt.
    009850/1063
    Robert Bosch GmbH R. "9484 Vo/V/a
    Stuttgart
    9. Hydraulikeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ander Mantelfläche des Steuerschiebers (39) eine enge, in Achsrichtung des Steuerschiebers verlaufende Nut (4-2) angeordnet ist, die einen an den Druckbereich (33) der Pumpe (2) angeschlossenen Ringraum (43) mit einem anderen Ringraum (44) verbindet, in den die Rücklaufleitung (371) mündet. '
    009850/1063
DE19691927073 1969-05-28 1969-05-28 Hydraulikeinheit Expired DE1927073C3 (de)

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