DE19650272A1 - Axialkolbenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenpumpe mit einer Anzahl von im wesentlichen parallel zur Längsrichtung einer motorisch antreibbaren Antriebswelle hin- und herbewegbar angeordneten Kolben und einem drehfest auf der Antriebswelle angeordneten Betätigungsorgan für die Kolben, welches eine zur Längsrichtung der Antriebswelle geneigte Druckfläche aufweist, gegen welche die Kolben mittelbar oder unmittelbar abgestützt sind.

Eine derartige Axialkolbenpumpe ist beispielsweise aus der DE 40 29 509 A1 bekannt. Das Betätigungsorgan ist bei dieser Axialkolbenpumpe in Form einer drehfest auf der Antriebswelle sitzenden Taumelscheibe ausgebildet. Die Kolben sind konzentrisch um die Antriebswelle herum in einem Pumpengehäuse vorgesehen und unter Federspannung stehend gegen die Taumelscheibe abgestützt.

Bei dieser bekannten Pumpe entstehen Verschleiß bewirkende Querkräfte auf die Antriebswelle, so daß entsprechend aufwendig dimensionierte Lager für die Antriebswelle vorgesehen werden müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenpumpe der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie auf wirtschaftlichere Weise herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Axialkolbenpumpe der genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Betätigungsorgan ein Innenring eines Lagers der Antriebswelle ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung reduziert sich die Anzahl der Bauelemente der Pumpe, was eine wirtschaftlichere Herstellbarkeit bedeutet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe sind die Kolben in Längsrichtung der Antriebswelle von dem freien Ende der Antriebswelle beabstandet, d. h. sie sind nicht mehr konzentrisch neben und parallel zur Antriebswelle vorgesehen, sondern in axialer Richtung hinter dieser. Hierdurch kann die Blockbreite des Pumpengehäuses wesentlich reduziert werden, und die Pumpe läßt sich auch unter beengten Raumverhältnissen einsetzen. Die Kolben lassen sich nun auch auf einem Kreis wesentlich geringeren Durchmessers anordnen, wodurch das Auftreten von radial wirkenden Querkräften wesentlich reduziert wird. Hierfür hat es sich auch als vorteilhaft erwiesen, daß das Lager im Bereich des freien Endes der Antriebswelle vorgesehen ist und der Innenring in Längsrichtung der Antriebswelle über das freie Wellenende übersteht. Der Innenring kann dann die Druckfläche des Betätigungsorgans bilden. Hierfür weist der Innenring eine zur Längsrichtung der Antriebswelle abgeschrägte Stirnseite auf.

Dieses Lager der Antriebswelle ist vorzugsweise ein Schräg- oder Schulterkugellager, um im Zuge der Betätigung der Kolben auftretende axiale Kräfte aufnehmen und ableiten zu können. Zur Herstellung einer drehfesten Verbindung von Lagerinnenring und Antriebswelle kann in vorteilhafter Weise ein Preßsitz verwendet werden.

Nach einem weiteren vorteilhaften Erfindungsgedanken bildet das Lager für die Antriebswelle zugleich ein Festlager für den Antriebsmotor der Pumpe. Vorzugsweise ist ein Außenring des Lagers über ein Sicherungselement an einem hinreichend dimensionierten Bauteil abgestützt, so daß die im Betrieb der Pumpe auftretenden Kräfte über den Außenring und das Sicherungselement abgeführt werden.

In noch weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, daß der Innenring des Antriebswellenlagers zugleich eine Lagerschale eines zusätzlichen Axiallagers bildet, deren andere Lagerschale vorzugsweise kreisscheibenförmig ausgebildet ist und mit ihrer vom Innenring abgewandten Seite gegen die Kolben anliegt. Hierdurch reduzieren sich die bei der Betätigung der Kolben auftretenden Reibungsverluste gegenüber einer Lösung, nach der die Druckfläche des Innenrings entweder direkt oder über Wälzkörper, beispielsweise Kugeln, an den Stirnseiten der Kolben anliegt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen, der zeichnerischen Darstellung und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe; und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe.

Fig. 1 zeigt eine Axialkolbenpumpe mit einem andeutungsweise dargestellten Pumpengehäuse 2 und einem in einem topfförmigen Gehäuse 4 untergebrachten Elektromotor 6. Das topfförmige Gehäuse 4 ist auf seiner dem Pumpengehäuse 2 zugewandten offenen Seite mit einem Schild 8 aus einem elastomeren Material 8 verschlossen und liegt mit dieser Seite gegen das Pumpengehäuse 2 an. Innerhalb des topfförmigen Motorgehäuses 4 ist eine Antriebswelle 10, auf welcher ein Rotor 12 vorgesehen ist, gegenüber Permanentmagneten 14 des Elektromotors 6 drehbar angeordnet. Die Antriebswelle 10 ist innerhalb des Gehäuses 4 durch ein Gleitlagerelemente 16 gelagert. Ein ebenfalls im Gehäuse 2 angeordneter Kollektor ist mit 18 bezeichnet. Mit ihrem dem Pumpengehäuse 2 zugewandten freien Ende 20 tritt die Antriebswelle 10 durch eine im Schild 8 befindliche Öffnung 22 aus dem Motorgehäuses 4 heraus.

Im in Fig. 1 dargestellten montierten Zustand des Elektromotors 6 am Pumpengehäuse 2 ist das freie Ende 20 der Antriebswelle 10 mittels eines Preßsitzes drehfest mit einem Innenring 24 eines insgesamt mit dem Bezugszeichen 26 bezeichneten Lagers verbunden, das neben dem Gleitlager 16 als zweite Lagerung der Welle 10 dient. Bei dem Lager 26 handelt es sich um Schrägkugellager 28, dessen Außenring 30 über ein Sicherungselement 32 am Pumpengehäuse 2 bzw. einem nicht dargestellten Bauteil, beispielsweise einem Ventilblock, festgelegt ist.

Eine axiale Stirnseite 34 des Innenrings 24 des Schrägkugellagers 28 ist relativ zur Längsrichtung oder Mittelachse 35 der Antriebswelle 10 geneigt bzw. abgeschrägt, und bildet zur Betätigung von in alternativer Bauform dargestellten Kolben 36, 38 eine Druckfläche 40. Die Kolben 36, 38 liegen mit ihren Endflächen 42 bzw. 44 nicht unmittelbar an der Druckfläche 40 des Innenrings 24 an, sondern es sind zur Herabsetzung der Reibungsverluste kugelförmige Wälzkörper 46 zwischen der Druckfläche 34 des Innenrings 24 und den Kolben 36, 38 vorgesehen.

Beim Betrieb der Axialkolbenpumpe wird die rotierende Antriebsbewegung der Antriebswelle 10 auf den drehfest mit der Welle 10 verbundenen Innenring 24 des Schrägkugellagers 28 übertragen. Durch Umdrehung des Innenrings 24 ergibt sich der aus der Zeichnung erkennbare Hub h, der unter Vermittlung der kugelförmigen Wälzkörper 46 auf die Kolben 36, 38 übertragen wird.

Durch die Anordnung der Kolben 36, 38 in einem axialen Abstand vom freien Ende 20 der Antriebswelle 10 kann die Blockbreite des Pumpengehäuses 2 gegenüber bekannten Pumpen wesentlich reduziert werden. Durch die Anordnung der Kolben 36, 38 auf einem Kreis mit verhältnismäßig geringem Durchmesser sind die auftretenden Querkräfte sehr gering, was sich wiederum verschleißmindernd auswirkt. Auf eine schützende Eloxalschicht bei den Kolben kann verzichtet werden, und der Pumpenlauf wird ruhiger. Die im Betrieb der Pumpe auftretenden Kräfte werden über das Schrägkugellager 28 und das Sicherungselement 32 beispielsweise an das Pumpengehäuse 2 abgeführt. Auf die Antriebswelle 10 und damit auf den Elektromotor 6 wirken somit keine Pumpenkräfte, und auch radial zur Antriebswelle 10 treten keine wesentlichen Belastungen auf, so daß auch der Durchmesser der Antriebswelle 10 reduziert werden kann. Die Antriebswelle 10 läßt sich in einfacher Weise mittels der bereits erwähnten Lager 16 und 26 lagern. Die Pumpe läßt sich als kompletter Stahleinsatz Alublock fertigen, wodurch aufgrund der gleichen Wärmeausdehnung das Spiel zwischen Kolben und Kolbenbohrungen verringert wird, was wiederum zur Geräuschreduzierung der Pumpe beiträgt. Der Stahleinsatz kann dann zur Gewichtsreduzierung in einen Block aus Aluminium eingesetzt werden.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe, deren Schrägkugellager 28', von demjenigen nach Fig. 1 abweicht. Der Innenring 24' des Schrägkugellagers 28' bildet zugleich eine Lagerschale eines Axiallagers 50, welches gegen abgerundete Stirnseiten 52 von Kolben 36' und 38' abgestützt ist, wobei die Kolben in Fig. 2 beispielhaft in verschiedener Bauart dargestellt sind. Die andere Lagerschale 54 des Axiallagers 50 ist kreisscheibenförmig ausgebildet. Der Innenring 24' des Lagers 28' weist, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, eine abgeschrägte Stirnseite 34' auf, an der eine kreisförmige Rille 54 zur Aufnahme von hier als Kugeln 56 ausgebildeten Wälzkörpern des Axiallagers 50 vorgesehen ist. Eine entsprechende Rille 58 ist auf der Innenseite der kreisscheibenförmigen Lagerschale 54 ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform reduzieren sich die beim Betrieb der Pumpe auftretenden Reibungsverluste gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 noch weiter.

Claims (12)

1. Axialkolbenpumpe mit einer Anzahl von im wesentlichen parallel zur Längsrichtung einer motorisch antreibbaren Antriebswelle (10) hin- und herbewegbar angeordneten Kolben (36, 36', 38, 38') und einem drehfest auf der Antriebswelle (10) angeordneten Betätigungsorgan für die Kolben (36, 36', 38, 38'), welches eine zur Längsrichtung der Antriebswelle (10) geneigte Druckfläche (40) aufweist, gegen welche die Kolben (36, 36', 38, 38') mittelbar oder unmittelbar abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan ein Innenring (24, 24') eines Lagers (26, 28') der Antriebswelle (10) ist.

2. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (36, 36', 38, 38') in Längsrichtung der Antriebswelle (10) von dem freien Ende (20) der Antriebswelle beabstandet sind.

3. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (24) eine zur Längsrichtung der Antriebswelle (10) abgeschrägte Stirnseite (34) aufweist, welche die Druckfläche (40) bildet.

4. Axialkolbenpumpe nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (26) der Antriebswelle (10) ein Schräg- oder Schulterkugellager (28) ist.

5. Axialkolbenpumpe nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (26) im Bereich des freien Endes (20) der Antriebswelle (10) vorgesehen ist und der Innenring (24) in Längsrichtung der Antriebswelle (10) über das freie Wellenende (20) übersteht.

6. Axialkolbenpumpe nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (24) des Lagers (26) mittels Preßsitz auf der Antriebswelle (10) befestigt ist.

7. Axialkolbenpumpe nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außenring (30) des Lagers über ein Sicherungselement (32) abgestützt ist, so daß die im Betrieb der Pumpe auftretenden Kräfte über den Außenring (30) und das Sicherungselement (32) abgeführt werden.

8. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (30) an einem Ventilblock oder Pumpengehäuse (2) abgestützt ist.

9. Axialkolbenpumpe nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stirnseite (34) des Innenrings (24) und den Kolben (35, 38) Druckkörper (46) angeordnet sind.

10. Axialkolbenpumpe nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (24') des Lagers (28') für die Antriebswelle (10) zugleich eine Lagerschale eines Axiallagers (50) bildet.

11. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite (34') des Innenrings (24') eine Rille (54) zur Aufnahme von Wälzkörpern (56) aufweist.

12. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Lagerschale (54) des Axiallagers (50) kreisscheibenförmig ausgebildet ist und mit ihrer vom Innenring (24') abgewandten Seite gegen die Kolben (36', 38') anliegt.