DE1927073C3 - Hydraulikeinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine aus Pumpe und Elektromotor bestellende Hydrauiikeinheit mit einem die Pumpe und den Elektromotor dicht umschließenden Gehäuse, das wenigstens zum großen Teil mit unter Förderdruck stehendem Fördermitte! gefüllt ist, bei welcher der Anker des Elektromotors im Fördermittel läuft und die Motorlager vom Fördei mittel geschmiert werden sowie das freie Ende einer gemeinsamen Motor- und Pumpenvelle auf dem das Förderorgan der Pumpe fest ang 'crcW· ;_st, in einen Raum ragt, der direkt mit dem Druckhereic¹¹ der Pumpe verbunden is;.

Bei einer derartigen, bekamuen Hydrauiikeinheit ist an der gemeinsamen Motor- und Pumpenwelle ein Fortsatz angeordnet, der mit einem flanschartigen Rand einen Raum begrenzt, welcher vom Förderdruck beaufschlagt ist. Dadurch wird erreicht, daß die Welle und das Pumpenlaufrad hydraulisch druckausgeglichen sind. Demzufolge werden die Lager axial nicht belastet und außerdem durch Verbindungen zum F'ördeir.ium von der zu fördernden Flüssigkeit geschmiert.

Die bekannte Einheit hat jedoch den Nachteil, daß der die Pumpe antreibende Elektromotor nicht hinreichend gekühlt ist. Dies kann bei langdaueruder. starker Belastung zu vorzeitigem Ausfall des Motors führen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Hydraulikein heit der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die eine besonders gute Lebensdauer besitzt.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der den Elektromotor enthaltende Motorraum des Gehäuses ebenfalls mit dem Druckbereich der Pumpe verbunden ist.

Dadurch findet eine intensive Kühlung des Elektromotors durch einen begrenzten Teil des Fördermittels statt. Dieses wird vorteilhafterweise erst nach Durchgang durch einen Filter wieder in den Fördei strom der Pumpe eingespeist, wodurch Schmutzteilchen ausgefiltert werden. Dadurch, daß nur ein begrenzter Teil des Fördermittels diesen strömungstechnisch ungünstigen Weg nehmen muß, können die hervorgerufenen Energieverluste gering gehalten weiden.

Als besonders vorteilhaft hat es 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, tibernimmt.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Hydrauiikeinheit,

Γ i g. 2 einen Querschnitt durch den Pumpenteil längs H-II von Fig. I.

Die Hyclraulikeinheit besteht aus einem Elektromotor, der im Motorraum 1 des Gehäuses angeordnet ist. und einer Rollenzellenpumpe 2. Der Elektromotor hat einen Anker 3 und einen Stator, der aus einem Stahltopf 4 mit darin angeordneten Magnetsegmenten 5 besteht. Der Anker 3 hat eine Welle 6, die in zwei Kalotteniagern 7,8 läuft.

Die Wiekelköpfc der Ankerpakce einschließlich der Schaltdrähte und der Kollektorhaken sind mit Künststoffhauben abgedeckt.

Das der Pumpe 2 abgewandie Lager 7 ist in einer Ausbauchung 9 im Boden des Stahltopfes 4 angeordnet. An der Innenseite der Ausbauchung 9 sind mehrere kegelmantellinienartig verlaufende Nue-n »J^l angebracht. Durch eine Bltchscheibe 11 wr *■■ "·. ''»ttenlager 7 in seiner Position gehalten.

Das nach unten offene Ende de ■ s 4 sitzt

muffer.artig auf einem zylindrisch h _a*z 12

eines Oberteils 17 der Rollenzellenpumpe 2. Ein in einer Ausnehmung des Rohransatzes angeordneter Dichtungsring 13 dichtet die Übergangsstelle nach außen ab. Der Stahltopf 4 ist an dem Rohransatz 12 mittels mehrerer am Umfang verteilter Blechk-ppenverstemmungen !4 befestigt.

D:e Rollenzelienpumpe 2 hat ein im wescniiicnen aus drei Teilen aufgebautes Gehäuse, das aus einem Anschlußteil 15. einer Mitteiplatte 16 und dem Oberteil 17 besteht. AiIt. Teile sind durch ochraubbolzen 18 ( F i g. 2) miteinander veruunden.

Im Bod-in 19 des Oberteils 17 ist inittig eine Bohrung 20 angeordnet, durch die die Welle 6 des Flektromotors gefuhrt ist. Eine muldenartige, dem Elektromotor zugewandte Erweiterung 21 der Bohrung 20 nimmt das Kalottenlager 8 auf.

Die dem Elektromotor abgewandte, ebene Außenflä ehe 17' des Oberteils 17 der Rollenzellerpumpe grenzt an die Mitteiplatte 16. Sie ist kreisförmig, und konzentrisch zur Welle 6 angeordnet; ihr Durchmesser entspricht dem des Oberteils 17.

Durch eine" in eine Nut 23 in der Außenfläche 17* des Oberteils 17 eingelegten O-Ring 24 ist die Verbindungsstelle nach außen abgedichtet. Die Mittelplatte J6 hat eine zylindrische Gehäuseausnehmung 22. die um einen geringen Betrag exzentrisch /ur Welle 6 angeordnet ist. deren freies Ende durch die Gehäuseausnchinung 22 greift.

Gegen die andere, dem Elektromotor abgewandte Seite der Mittelplatte If- gren/t mit seiner ebenen Außenfläche 15' das Anschlußteil 15 Auch hier ist die Verbindungsstelle durch einen in eine Nut 25 eingeleg ten O-Ring 26 nach außen abgedichtet Konzentrisch zur Welle 6 ist in der Auße^nrlache 15' t;n muldenartig ausgebildeter Raum 28 angeordnet. Die Außenfläche 15' stellt eine der beiden Seitenwande dar. die den "1 der riphaiiseausnehmunc 22 gebildeten Arbeitsraum der Rollenzelienpumpe 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 Gehäuscausnehinung 22 der Mutelplatte 16 einen Rotor 29. Im Rotor sind mehre. 1· etwa radial vet laufende Schütze 30 angeordnet, die sich über seine ganze Breite erstrecken. In den Schlitzen 30 bewegen sich Dieb'rol len 31. die auf der Innenwand der (ieh.iuscaiisnehmung laufen

«)ic Genäuseausr.climung 22 bilde! /usamnun mn ik·- fis Rotoraußenumfangsilaihc einen Vbcnsr.iiim mn einem Saug und einem iiruckberek h l)er
Arbeitsraum wird dtirt'i die DichimNr" 51 m

Fördcrzellen aufgeteii* 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 Dru"kbereich befindet sich ein entsprechender Druckschlitz 33. Die Schlitze erstrecken sich jeweils über einen Winkelbereich von etwa 110°.

Eine ebenfalls in die Außenfläche 5' eingearbeitete, radial zur Pumpenwelle 6 verlaufende Nut 34 verbindet den Raum 28 direkt mit dem Druckbereich des Arbeitsraumes der Pumpe.

Auf eier dem Elektromotor abgewandten Seite des Anschlußteils 15 sind dre' η Richtung der Pumpenwelle verlaufende Anschlüsse fur die Förderflüssigkeitsleitungen angeordnet: ein Saugstutzen 35 für die Verbindungsleitung zum Vorratstank ζ. Β. eines Kraftfahrzeuges, ein Druckstutzen 36 für die Leitung zum Verbraucher, also z. B. zum Vergaser eines Verbrennungsmotors, und ein Rücklaufstuuen 37 lür die Rütklaufleitung zum Vorratstank.

Eine im Zulaufstutzen 35 angeor Jn^e 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 Gruno der Sackboh' jng befindet sich ein Ringrauni 40, der mit dem Druckschlitz 33 in Verbindung steht. Koaxial, aber mit geringerem Durchmesser als derjenige der Sackbohrung 38 erstreckt sich noch eine Verbindungsbohrung 38' zu einer im Druckstutzen j6 mgeordneten Druckbohrung 36". Die Einmündung der Verbindungsbohrung 38' in den Boden der Sackbohrung 38 ¹St als Sitz für einen Schließkörper 41 ausgebildet, der auf dem Boden des kolbenförmigen Steuerschiebers 39 angeordnet ist.

Der Steuerschieber 39 hat an seiner Mantelfläche eine enge, in Achsrichtung des Steuerschiebers verlaufe..de Nut 42. die zwei ebenfalls in die Mantelfläche eingestochene Ringnuten 43, 44 miteinander verbindet. Der Abstand der beiden Ringnuten 43, 44 ist so bemessen, daß die von ihnen gebildeten Ringräume bei vollkommen eingeschobenen SteuerMjhieber 39 - wie in Fig. 1 dargestellt - einerseits mit dem Druckschlitz 33 und andererseits mit der im Rücklaufstutzen 37 angeordneten Rücklaufbohrung 37' verbunden sind.

Der Steuerschieber 39 ist vor; 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 ßlechtelier 47 ab. der se.nerseits 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 toptlormigen vcrschiuSiieckci> 49 fji die Sackb.Thr-jr.g 38 auf Der Verschlußdecke! ist über einen zylindrischen Fortsatz des Ansch'ußteils 15 geschoben und dort mittels mehrerer Blechiappenverstemmungen 50 befestigt. Durch einen eingelegten Dichtring 51 ist der Verschlußdeckel abgedichtet

Im Oberteil 17 der Rollenzelienpumpc is; eic parallel /ur Piimpenwelle f- verlaufende Bi>h^; iiu 53 angeordiu t die etwa gegenüber der zum Rir^aum 40 führenden Verbindung im Dn'ckbereich de·. VIu₁ Traumes mun de! Sie verbindet den Moiorrai 1 "i dem sich der Elektromotor befinde! über ein .r k-i Mündung der Bnhfiinf 5} angeordnet·.·«· I ihe- S4 ;?iit Λπι Druckbe

reich der Pumpe.

Die Zuleitung des zum Beirieb 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 zu fördern, so gelangt sofon vom Druckbereich des Arbeitsraumes über die Nut 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 dmVh). Nachdem dieser wenigstens zum größten Teil mit Fördermitteln gefüllt ist - beim Füllvorgang gelangt auch über die Bohrung 53 Fördermittel in den Motorraum 1 - wird unter Ausnutzung strömungsdynamischer Effekte eine Spülströmung folgender Art durch den Motorraum erreicht: Aus der Pumpe 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 Lager 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 10 gelangt das Fordermitte! leicht auch hinter das Ende des Kalottenlagers?.

Durch die Rotation des Elektromotors entsteht, wie in der Praxis festpestellt worden ist. im Motorraum eine nach außen gerichtete Strömung, so daß das nunmehr leicht erwärmte Fördermittel durch den 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 zurückgehallen werden.

Die Funktion des Druckregelventils ist folgendermaßen:
Bei Förderbeginn befindet sich der Steuerschieber 39 in der in Fig. t dargestellten Posi'.ion. Es kann vorkommen, daß die Pumpe zuerst nur Luft oder Gase fördert. Diese strömen dann vom Druckoereich 33 des Pumpenarbeitsraumes übei den von der Ringnut 4 gebildeten Ringraum und die Nut 42 in den Ringraum.

welcher von der Ringnut 44 gebildet vird. dann in die Rücklaufbohrung 37' und von dort zurück in den Vorratstank. Sobald von der Pumpe Fördermittel herangeführt wird, staut sich dieses infolge ocr starken Drosselung in der Nut 42 im Ringraum 40 so lange, bis ein vorbestimmter Druckwert erreicht ist. Dann wird der Steuerschieber 39 gegen die Kraft der Fedc" 45 verschoben, wodurch der Strömungsweg über die Verbindungsbohrung 38' und die Druckbohrung 36' frei wird.

Zugleich wird die Ringnut 43 und da nit der gedrosselt-. Strömungsweg über die Nut 42 zum Rücklauf abgeschlossen.

Steigt nun der Druck in der Drackleitung weiterhin bis über einen zulässigen Maximalwert an so wird der Steuerschieber gegen die Kraft der Feder 46 schließlich so weit 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 Strömungsweg zur Druckbohrung 36' und zum Verbraucher ist unterbrochen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1. Aus Pumpe und Elektromotor bestehende Hydraulikeinheu 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 sowie das freie Ende einer gemeinsamen Motor- und Pumpenwelle, auf dem das Förderorgan der Pumpe fest angeordnet ist, in einen Raum ragt, der direkt mit dem Druckbereich der Pumpe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der den Elektromotor (1) enthaltende Motorraum des Gehäuses ebenfalls mit dem Druckbereich (33) der Pumpe (2) verbunden ist.

2. Hydraulikeinheit nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß c¹.:r Raum (28) konzentrisch zur Welle (6) in einer den Arbeitsraum der Pumpe (2) begrenzenden Seitenwand (15') angeordnet ist, in die zugleich eine, insbesondere radial zur Welle (6) vei laufende Nut (34) eingearbeitet ist, die den Raum (28) η. : dem Druckbereich (33) der Pumpe (2) verbindet.

3. Hydraulikeinheit nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß eine Bohrung (53), die mit einem Filter (54) versehen ist, den Motorraum (1) mit dem Druckbereit . (33) der Pumpe verbindet.

4. Hydraulikeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit eintr RollenzeHenpurrpe, be' der sich in etwa radialen Schlitzen eines auf ier r emeinsamen Motor- und Pumpenwelle fest angeordnet Rotors Dichtrollen bewegen, die einzelne Förderzellen voneinander 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 de· Elektromotor zugewandten, den Arbeitsraum der Pumpe (2) begrenzenden Seitenwand (17') angeordnet ist und in den Druckbereich der Pumpe mündet, und daß der Filter (54) 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 vorbestimmten Drucks zur Druckleitung CiR'. 3fi') hin öffnet und eine gedrosselte Verbindung (42) zum Rücklauf (37') unterbricht.

6. Hydraulikeinheit nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß das Druc^regeiventil einen in einer Bohrung (38) gleitenden Steuerschieber (39) hat, der von einem aus zwei verschieden harten Federn (45, 46) zusammengesetzten Federpaket belastet ist.

7. Hydraulikeinheit nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß sich die weniger harte leder

(45) direkt am Steuerschieber (39) absfitzt, während sie mit ihrem anderen Ende auf einem Federleller (47) aufsitzt, der seinerseits vo.i 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 einer. Fortsatz hat, auf dem ein Schließkörper (41) sitzt, welcher die in die Druckleitung (36') mündende Bohrung (38') verschließt.

9. Hydraulikeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß an der Mantelfläche des Steuerschiebers (39) eine enge, in Achsrichtung des Steuerschiebers verlaufende Nut (42) angeordnet ist. die einen an den Druckbereich (33) der Pumpe (2) angeschlossenen Ringraum (43) mit einem anderen Ringraum (44) verbindet, in den die Rücklaufleitung (37') mündet.