DE19803533A1 - Axialkolbenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenpumpe mit einem Pumpengehäuse, einer motorisch antreibbaren Welle, einer mit der Welle drehfest verbundenen Taumelscheibe und einer Anzahl von Kolben, die mittels der Taumelscheibe hin- und herbewegbar sind, wie sie beispielsweise in der DE 44 45 522 A1 beschrieben ist.

Derartige Axialkolbenpumpen werden u. a. in elektronischen Bremssystemen für Kraftfahrzeuge verwendet, die mit geregelten Einrichtungen zur Verhinderung des Blockierens einzelner Räder beim Bremsen, zur Verhinderung des Durchdrehens der angetriebenen Räder sowie weiteren Einrichtungen zur aktiven Fahrzeugstabilisierung ausgestattet sein können. Für das dauerhaft zuverlässige Funktionieren solcher Bremssysteme kommt es darauf an, daß sämtliche Komponenten des Systems im Hinblick auf die zu erwartenden statischen und dynamischen Beanspruchungen einerseits robust und möglichst verschleißarm ausgelegt werden, andererseits aber auch den Forderungen nach Platz- und Gewichtsersparnis sowie nach wirtschaftlicher Herstellung gerecht werden.

Bei Axialkolbenpumpen kann man eine kompakte Bauweise erreichen, indem die Bohrungen für die Kolben im Pumpengehäuse auf einem Kreis mit möglichst kleinem Durchmesser angeordnet werden, wobei dann auch der Durchmesser der Taumelscheibe klein gehalten werden kann. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Kanäle für die Zu- und Abfuhr des Fördermediums am äußeren Rand des Pumpengehäuses angeordnet werden müssen, und daß sich die statischen und dynamischen Reaktionskräfte im wesentlichen als Zugkräfte im Gehäuse auswirken, das aufgrund der Vielzahl von Bohrungen kein homogener Baukörper mehr ist, in dem die Kraftlinien sehr unübersichtlich verlaufen und in dem Spannungsspitzen auftreten können, was in Verbindung mit kleinsten Material- oder Fertigungsfehlern eine Versagensgefahr bedeuten könnte.

Es besteht somit die Aufgabe, eine Axialkolbenpumpe der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die genannten Nachteile überwunden werden können. Dabei soll einerseits der Kraftfluß besser überschaubar und andererseits die Randlage der Kanäle im Gehäuse möglichst vermieden werden, damit günstigere Gestaltungsmöglichkeiten für die äußeren Anschlüsse geschaffen werden können. Außerdem soll der zur Verfügung stehende Bauraum, beispielsweise eines elektronischen Bremssystems, optimal genutzt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei einer gattungsgemäßen Axialkolbenpumpe im Pumpengehäuse eine zentrale Bohrung vorgesehen ist, durch die sich eine Verlängerung der Welle hindurch erstreckt, an deren Ende die Taumelscheibe außerhalb des Pumpengehäuses angeordnet ist. Mit Vorteil ist dabei die Taumelscheibe in einer Abdeckung angeordnet, die als Ventilblock bzw. Elektronikbox eines elektronischen Bremssystems ausgebildet sein kann.

In vorteilhafter Weise sind die Pumpenkolben zwischen Taumelscheibe und dem Pumpenantriebsmotor angeordnet. Ferner wird vorgeschlagen, daß die Kolben mittels der Rückstellfedern zwischen der Taumelscheibe und dem inneren Ende der Bohrungen eingespannt sind. Ein Wellenlager ist zweckmäßigerweise axial auf derjenigen Fläche einer Stufenbohrung des Pumpengehäuses abgestützt, die dem inneren Ende der Bohrungen gegenüberliegt.

Der erfindungsgemäße Vorschlag hat den großen Vorteil, daß der Kraftschluß über die auf Zug beanspruchte Verlängerung der Welle erfolgt und vom Gehäuse nur der Teil zwischen Lager und innerem Ende der Bohrungen in der Hauptkraftrichtung auf Druck beansprucht wird. Im übrigen wird der Kraftschluß über das auf Druck beanspruchte Lager und die ebenfalls auf Druck beanspruchten Kolben und Rückstellfedern -sowie über die auf Biegung beanspruchte Taumelscheibe geschlossen. Das Gehäuse hat im wesentlichen nur noch Querkräfte aufzunehmen, d. h. die Komponenten, die nicht parallel zur Achse der Welle bzw. der Bohrungen gerichtet sind.

Der erforderliche größere Platzbedarf für die Bohrungen in radialer Richtung spielt keine große Rolle, weil das Pumpengehäuse für die Anbringung des Antriebsmotors üblicherweise quer zur Wellenachse ohnehin größer ausgeführt werden muß, als es für die Unterbringung der Bohrungen für die Kolben erforderlich ist. Außerdem wird der größere Platzbedarf in radialer Richtung durch einen geringeren Platzbedarf des Pumpengehäuses in axialer Richtung kompensiert, weil die Kanäle für die Zu- und Abfuhr des Fördermediums nicht mehr randseitig angeordnet sind, sondern in mittlerer Höhe des Gehäuses und weil nur im zentralen Teil die von der Lagerhöhe, der Kolbenlänge und der Dicke der Taumelscheibe einschließlich Lager abhängige volle Höhe des Pumpengehäuses realisiert werden muß.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen beschrieben. Weitere Einzelheiten werden anhand des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den zentralen Teil eines Pumpengehäuses (1) für eine Axialkolbenpumpe gemäß der Erfindung.

Die motorisch antreibbare Welle 2 besitzt eine Verlängerung 9, an der endseitig eine Taumelscheibe 3 mit einem Axiallager 13 drehfest angebracht ist. Zwischen der Welle 2 und dem Pumpengehäuse 1 ist ein Lager 6 angeordnet, über das radiale und axiale Kräfte von der Welle 2 auf das Pumpengehäuse 1 übertragen werden können. Auf einem zur Verlängerung 9 der Welle 2 konzentrisch angeordnetem Kreis sind parallel zur Wellenachse Bohrungen 7 für vorzugsweise stirnseitig abgerundete Kolben 4 und Rückstellfedern 5 angeordnet, deren innere Enden 10 einer Fläche 11 der im Gehäuse 1 ausgebildeten Stufenbohrung 12 für das Lager 6 gegenüberliegen. Der zwischen den inneren Enden 10 der Bohrungen 7 und der Fläche 11 liegende Materialbereich des Pumpengehäuses 1, ist der einzige Teil des Pumpengehäuses, der Kräfte in der Hauptangriffsrichtung parallel zur Wellenachse aufnehmen muß. Benachbart zu den inneren Enden 10 sind die Bohrungen 7 mit im Pumpengehäuse 1 ausgebildeten Kanälen 14 und 15 für die Zu- bzw. Abfuhr des Fördermediums verbunden.

Die Verlängerung 9 der Welle 2 ist erfindungsgemäß durch eine zentrale Bohrung 8 im Pumpengehäuse 1 hindurchgeführt, die von einer die Taumelscheibe 3 übergreifenden Abdeckung 16, die nicht Teil des Pumpengehäuses sein muß, abgeschlossen ist. In besonders vorteilhafter Weise ist die Abdeckung als Ventilblock und/oder Elektronikbox eines elektronisch geregelten Bremssystems ausgebildet. Erfindungsgemäß sind die Kolben also bevorzugt zwischen der Taumelscheibe 3 und dem die Pumpe 1 antreibenden Motor (nicht dargestellt) angeordnet. Der Abdeckung 16 gegenüberliegend ist im Pumpengehäuse 1 ein Aufnahmebereich 17 für die Anordnung des Antriebsmotors für die Welle 2 vorgesehen.

Aus Fig. 1 ist ohne weiteres ersichtlich, daß die statischen und dynamischen Kräfte beim Betrieb der Axialkolbenpumpe in einem kurzen und übersichtlichen Kraftschluß verlaufen. Die parallel zur Wellenachse wirkenden statischen Kräfte der Federn 5 und die in gleicher Richtung verlaufenden Hauptkomponenten der durch die Bewegung der Taumelscheibe 3 erzeugten dynamischen Kräfte, wirken sich in der Verlängerung der Welle 2 als Zugkräfte aus, die über Biegekräfte in der Taumelscheibe 3 sowie Druckkräfte in den Kolben 4, den Federn 5, einem kurzen Wandteil des Pumpengehäuses 1 sowie im Wellenlager 6 aufgenommen werden. Damit ist das Pumpengehäuse 1 praktisch frei von Beanspruchungen in der Hauptkraftrichtung und muß nur noch im Hinblick auf die unvermeidbaren Querkräfte ausgelegt werden. Dies ermöglicht eine platz- und gewichtssparende Ausführung des Pumpengehäuses 1, das festigkeitsmäßig weniger beansprucht ist und für das aus diesem Grunde auch weniger hochfeste Werkstoffe verwendet werden können.

Als besonders vorteilhaft wird angesehen, daß die zwischen Stirnfläche der Kolben 4 und innerem Ende der Bohrungen 7 ausgebildeten Förderkammern nicht mehr randseitig im Gehäuse 1 liegen, so daß für die Anordnung der Kanäle 14, 15 zur Zu- bzw. Abfuhr des Fördermediums sowie deren äußere Anschlüsse bessere Gestaltungsmöglichkeiten bestehen. Außerdem kann das Pumpengehäuse 1 insgesamt flacher gehalten werden, weil nur der zentrale Bereich die volle, durch die Abmessungen des Lagers 6, der Rückstellfedern 5, der Kolben 4 und der Taumelscheibe 3 konstruktiv bedingte volle Höhe aufweisen muß.

Claims (9)

1. Axialkolbenpumpe mit einem Pumpengehäuse (1), einer motorisch antreibbaren Welle (2), einer mit der Welle (2) drehfest verbundenen Taumelscheibe (3) und einer Anzahl von Kolben (4), die mittels der Taumelscheibe (3) hin- und herbewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Welle (2) durch das Pumpengehäuse (1) hindurch erstreckt und die Taumelscheibe (3) außerhalb des Pumpengehäuses (1) angeordnet ist.

2. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Taumelscheibe (3) in einer Abdeckung (16) angeordnet ist.

3. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (16) als Ventilblock und/oder als Elektronikbox eines elektronischen Bremssystems ausgebildet ist.

4. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (4) zwischen der Taumelscheibe (3) und dem die Welle (2) antreibenden Motor angeordnet sind.

5. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (4) mittels Rückstellfedern (5) zwischen der Taumelscheibe (3) und dem inneren Ende (10) von den die Kolben (4) aufnehmenden Bohrungen (7) eingespannt sind.

6. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lager (6) der Welle (2) axial auf einer Fläche (11) einer Stufenbohrung (12) des Pumpengehäuses (1) abgestützt ist, die dem inneren Ende (10) der Bohrungen (7) gegenüber liegt.

7. Axialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Taumelscheibe (3) und Kolben (4) ein Axiallager (13) angeordnet ist.

8. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Axiallager (13) zugewandten Enden der Kolben (4) abgerundet sind.

9. Axialkolbenteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (7) mit im Pumpengehäuse (1) ausgebildeten Kanälen (14, 15) für die Zu- bzw. Abfuhr des Fördermediums verbunden sind.