DE19826961A1 - Radialkolbenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe, insbe­ sondere eine Benzinhochdruckpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige, beispielsweise aus der DE 43 05 791 A1 be­ kannte Radialkolbenpumpen werden als Kraftstoffpumpen für Verbrennungsmotoren verwendet. Die Kraftstofförderung er­ folgt über zumindest einen Radialkolben, der von einem Ex­ zenter einer Welle betätigt wird. Üblicherweise werden drei derartiger Radialkolben gleichmäßig am Außenumfang der Ex­ zenterwelle verteilt. Jeder der Radialkolben liegt über ei­ nem Gleitschuh und einem Exzenterring auf der Exzenterwelle auf. Der Exzenterring ist über ein Gleitlager drehbar auf der Exzenterwelle gelagert und gewährleistet eine sichere Führung des Gleitschuhs mit minimalen Reibverlusten. Die Zylinder zur Aufnahme der Radialkolben sind im Pumpenge­ häuse angeordnet und mit jeweils einem Saug- und Druckven­ til versehen, über die der Kraftstoff aus dem Kurbelraum ansaugbar bzw. der druckbeaufschlagte Kraftstoff zum Ver­ brennungsmotor führbar ist.

Die Schmierung der bekannten Radialkolbenpumpe erfolgt über einen eigenen Schmiermittelkreislauf, bei dem das Schmiermittel durch eine Axialbohrung der Exzenterwelle hin zu den Wellenlagern und dem Gleitlager des Exzenterrings geführt sind.

Bei derartigen Pumpen muß stets gewährleistet sein, daß der Schmiermittelkreislauf gegenüber dem Kraftstoffkreis­ lauf, insbesondere gegenüber dem Kurbelraum des Exzenters, abgedichtet ist, so daß keine Leckageströmung auftreten kann, die entweder den Wirkungsgrad der Pumpe verschlech­ tert oder aber die Schmierung negativ beeinträchtigt.

Dies wird bei der bekannten Pumpe durch eine ver­ gleichsweise komplizierte Konstruktion mit federvorgespann­ ten Anlaufscheiben verhindert, die einerseits zur Axialfüh­ rung des Exzenterrings dienen und andererseits auf Dichtun­ gen wirken, über die der Kurbelraum vom Schmiermittelkreis­ lauf getrennt ist.

Bei der Förderung von leicht flüchtigen Kraftstoffen, wie beispielsweise Benzin, sind besondere Maßnahmen zur Un­ terdrückung der Dampfblasenbildung im gesamten Drehzahl- und Temperaturbereich des Motors erforderlich. Da die Kraftstoffe üblicherweise eine geringere Viskosität als Diesel haben, sind zur Vermeidung von Leckageströmungen die Bauteiltoleranzen, insbesondere im Dichtungsbereich relativ gering auszulegen. Derartige enge Bauteiltoleranzen bedür­ fen jedoch eines erheblichen fertigungstechnischen Aufwan­ des, der die Herstellkosten der Pumpe erhöht.

In der Offenlegungsschrift DE 197 01 392 ist eine Ra­ dialkolbenpumpe offenbart, bei der sich ein Nocken auf der Antriebswelle ungefähr mittig in einem Raum befindet, der durch ein in Axialrichtung angeordnetes Trennelement in einen Arbeitsfluidbereich und einen Schmiermittelbereich unterteilt ist. Da somit das flexible Trennelement eine große Ausdehnung in Axialrichtung aufweist, ergibt sich ebenfalls bei dieser Radialkolbenpumpe ein hoher ferti­ gungstechnischer Aufwand.

Die internationale Anmeldung WO 95/33924 bezieht sich auf eine Kolbenpumpe, bei der ein am Umfang des Exzenters vorgesehener Schmiermittelraum und ein Schmiermittelraum in der Nähe des Antriebswellen-Lagerabschnitt über einen Schmiermittelkanal in der Antriebswelle verbunden sind. Bei dieser Kolbenpumpe ist somit der vorrichtungstechnische Aufwand zum Abdichten der Schmiermittelräume bereits durch ihre Anordnung bedingt hoch.

Die Offenlegungsschrift DE 196 37 646 offenbart eine Radialkolbenpumpe in einem Hydropumpenaggregat, bei der ein stabförmiges Exzenterelement an einem Endabschnitt außer­ mittig in der Antriebswelle sowie am anderen Endabschnitt gehäusefest gelagert ist, so daß es sich bei Drehung der Antriebswelle innerhalb einer Kegelmantelfläche bewegt. Es erfolgt keine vom Arbeitsfluidkreislauf unabhängige, zuver­ lässige Schmierung der Lagerabschnitte am stabförmigen Ex­ zenterelement.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Radialkolbenpumpe zu schaffen, bei der Leckageströmun­ gen mit minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand reduzier­ bar sind.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe weist somit eine Trenneinrichtung mit einem gehäuseseitigem und einem exzenterseitigem Dichtelement auf, die fluiddicht miteinan­ der verbunden sind, wobei die Trenneinrichtung Aufnahme­ räume für Fördermittel bzw. Arbeitsfluid und Schmiermittel voneinander trennt. Ein Exzenterelement nimmt eine Drehbe­ wegung von einer Antriebswelle auf und überträgt diese, so daß an einem Förderelement, das ein Gleitschuh sein kann, eine Radialbewegung entsteht. Dabei ist das exzenterseitige Dichtelement in Umfangsrichtung des Exzenterelementes gleitfähig und das gehäuseseitige Dichtelement am Pumpenge­ häuse fluiddicht angeordnet. Das Exzenterelement ist an einem Endabschnitt der Antriebswelle bzw. Exzenterwelle an­ geordnet und die Antriebswelle ist durch eine Wellenlage­ rung im Pumpengehäuse gelagert.

Somit wird eine verlustarme Energieübertragung von der Exzenterwelle zum Gleitschuh vorgesehen und gleichzeitig der Fördermittelraum vom Schmiermittelraum effektiv ge­ trennt sowie eine hohe Lebensdauer der Radialkolbenpumpe abgesichert.

Zwischen dem gehäuseseitigem und dem exzenterseitigen Dichtelement tritt eine Orbitalbewegung auf, die von der Trenneinrichtung aufgenommen wird, so daß keine Verschlech­ terung der Betriebsparameter eintritt.

In einer ersten Ausführungsform ist das Exzenterelement in Form eines Axialvorsprungs an der Antriebswelle ausge­ bildet, wodurch eine geringe Bauteilanzahl erreicht wird.

In einer Abwandlung der ersten Ausführungsform gleiten das gehäuseseitige und das exzenterseitige Dichtelement aufeinander. Somit steht eine kompakte Radialkolbenpumpe zur Verfügung.

Entsprechend weiteren Abwandlungen der ersten Ausfüh­ rungsform ist das exzenterseitige Dichtelement kappenförmig ausgebildet, so daß mit nur einem Bauteil der Umfang des Exzenterelementes abdichtbar ist.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn dieses kappenförmige Dichtelement ein dünnwandiges Bauteil in Form eines Gleit­ lagers oder als Außenring eines Wälzlagers ist. Auf diese Weise läßt sich der Wirkungsgrad der Radialkolbenpumpe bei gleichzeitig guter Abdichtung erhöhen.

Durch eine Andruckeinrichtung am Boden des exzentersei­ tigen Dichtelements läßt sich das exzenterseitige Dichtele­ ment gegen das Exzenterelement vorspannen, wodurch sich Energieverluste durch ein Spiel des exzenterseitigen Dicht­ elementes verringern lassen.

Entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung hat das Exzenterelement die Form einer Axialvertiefung. Auf diese Weise läßt sich die Länge der Antriebswelle verringern und lassen sich somit störende Ge­ räusche in Lagern und der Verschleiß der Lager einschrän­ ken.

Bei einer solchen Ausgestaltung ist das exzenterseitige Dichtelement vorzugsweise ein sich in Axialrichtung er­ streckendes Koppelelement, das Bewegungen von der Antriebs­ welle zum Gleitschuh überträgt und dessen Endabschnitt in der Axialvertiefung drehbar gelagert ist. Somit ist durch ein elastisches Trennelement das Fördermittel und das Schmiermittel in Linienform trennbar und sind auf diese Weise die Auswirkungen axialer Kräfte besser aufnehmbar.

Wenn dieses Koppelelement am Pumpengehäuse geführt wird, kann die Genauigkeit bei der Fertigung der Lagerung verringert werden.

Wird der zur Axialvertiefung entgegengesetzt liegende Endabschnitt des Koppelelements durch das Pumpengehäuse ge­ lagert, so ist das Exzentrizitätsmaß größer als der Hub des Gleitschuhs.

Wenn das Koppelelement am Pumpengehäuse mittig gelagert wird, ist der Hub des Förderelements in Abhängigkeit von Hebelverhältnissen des Koppelelements einstellbar.

Ein Dichtelement zwischen dem exzenterseitigen und dem gehäuseseitigen Dichtelement nimmt in besonders guter Weise die Relativbewegung zwischen den Dichtelementen und Axial­ kräfte zwischen den Fördermittelaufnahmeraum und dem Schmiermittelaufnahmeraum auf.

Das elastische Element kann am Koppelelement dicht an­ liegen, was eine entsprechende Profilgestaltung beim ela­ stischen Element voraussetzt, oder an diesem befestigt sein, wobei in diesem Fall der Einfluß von Materialermüdung als Fehlerursache verringert wird.

Durch die Verhinderung des Verdrehens vom Koppelelement durch eine entsprechende mechanische Einrichtung wird einem Energieverlust in der Radialkolbenpumpe entgegengewirkt.

Durch die Maßnahmen, die Exzenterwelle einseitig zu la­ gern und am auskragenden freien Ende der Exzenterwelle ei­ nen kappenförmigen Exzenterring auszubilden, der die freie Stirnseite der Exzenterwelle abdeckt und dessen Ringstirn­ flächen auf eine Wellendichtung wirken, die zwischen der Wellenlagerung und dem Exzenter ausgebildet ist, kann der Schmiermittelkreislauf zuverlässig von dem Fördermittel­ kreislauf, insbesondere vom im Kurbelgehäuse angeordneten Fördermittel getrennt werden. Der kappenförmige Exzenter­ ring wirkt bei dieser Konstruktion praktisch als Teil der Wellendichtung und trägt dazu bei, den freien Endabschnitt der Exzenterwelle dichtend zu umschließen.

Durch die einseitige Wellenlagerung ist die Montage der Exzenterwelle gegenüber herkömmlichen Lösungen mit geteil­ ten Lagern, die beidseitig des Exzenters angeordnet sind, wesentlich vereinfacht, so daß auch die Montagekosten ge­ genüber der vorbekannten Lösung reduziert sind.

Der Andruck des kappenförmigen Exzenterrings an die Wellendichtung kann allein aufgrund des Fluiddrucks im Kur­ belraum erfolgen. Die Dichtwirkung läßt sich jedoch weiter erhöhen, wenn auf den Boden des Exzenterrings eine Andruck­ einrichtung wirkt, über die der Exzenterring gegen die Dichtung gepreßt wird.

Diese Andruckvorrichtung hat vorteilhafterweise einen winkeleinstellbaren Druckring, der über eine Vorspannfeder gegen den kappenförmigen Exzenterring vorgespannt ist.

Die bei der erfindungsgemäßen Konstruktion eingesetzte Wellendichteinrichtung hat vorzugsweise einen Gleitring, auf dessen eine Gleitfläche der Druckring wirkt und über den ein Dichtring gegen die Welle und die Wellenlagerung gepreßt wird.

Zur Verminderung der Reibung zwischen dem kappenförmi­ gen Exzenterring und dem Gleitring kann in der Reibfläche des letzteren ein reibungsmindernder Einsatz, beispielswei­ se aus Teflon vorgesehen werden.

Die einseitige Wellenlagerung wird vorzugsweise durch eine fettgefüllte Wälzlageranordnung realisiert.

Um einen Öleintritt von außen zu verhindern, ist im Be­ reich zwischen dem antriebsseitigen Endabschnitt der Exzen­ terwelle und dem Wellenlager eine weitere Dichteinrichtung angeordnet.

Vorteilhafterweise wird zwischen dem Exzenterring und dem Exzenter der Exzenterwelle ein Gleitlager vorgesehen.

Die Montage der Radialkolbenpumpe ist besonders ein­ fach, wenn die Wellenlagerung im Pumpentopf des Gehäuses angeordnet ist.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbei­ spiel der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbei­ spiel der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine erste Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Radial­ kolbenpumpe,

Fig. 4 einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbei­ spiel der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe,

Fig. 5 einen Schnitt durch ein viertes Ausführungsbei­ spiel der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe, und

Fig. 6 einen Schnitt durch ein fünftes Ausführungsbei­ spiel der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe,

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Radialkolben­ pumpe 1 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei der Schnitt so gelegt ist, daß nur eine Fördereinheit 2 sichtbar ist. Nachfolgend werden nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 die Bauteile der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe beschrieben, die allen Ausführungsbeispielen der vorliegen­ den Erfindung gemeinsam sind.

Die in Fig. 1 gezeigte Radialkolbenpumpe 1 hat ein Pum­ pengehäuse mit einem Gehäusetopf 4, der durch einen Gehäu­ sedeckel, im folgenden Gehäuseflansch 6 genannt, geschlos­ sen ist. Im Pumpengehäuse sind eine Vielzahl, beispielswei­ se drei Zylinderaufnahmeräume 8 ausgebildet, in denen je­ weils eine der Fördereinheiten 2 aufgenommen ist. In der Trennebene zwischen Gehäusetopf 4 und Gehäuseflansch 6 ist eine umlaufende, gasdichte Dichtung 9 angeordnet, die ähn­ lich einer Zylinderkopfdichtung ausgeführt ist. Die beiden Gehäuseteile sind mittels Spannschrauben 11 miteinander verschraubt.

Der Antrieb der Fördereinheiten 2 erfolgt über eine Ex­ zenterwelle 10, die im Gehäusetopf 4 gelagert ist. Die Schmierung/Kühlung der Wellenlager erfolgt über einen ge­ strichelt dargestellten Schmiermittelkreislauf 7.

Das Fördermittel, im vorliegenden Fall Benzin, wird über einen nicht dargestellten Eingangsanschluß in einen zwischen Gehäusetopf 4 und Gehäuseflansch 6 ausgebildeten Kurbelraum 16 mit einem vorbestimmten Vordruck (1 bis 3 bar) zugeführt und nach Druckbeaufschlagung über einen ebenfalls nicht gezeigten Ausgangsanschluß zum Verbren­ nungsmotor geleitet.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Trennung von Fördermittel und Schmiermittel begrenzt, son­ dern es können beliebige Fluide getrennt werden, wobei auch zwei Fluide der gleichen Fluidart mit beispielsweise unter­ schiedlichem Druck oder/und unterschiedlicher Temperatur vorliegen können.

Die Exzenterwelle 10 hat ein Exzenterelement 20, dessen Mittelpunkt um das Exzentrizitätsmaß e gegenüber der Dreh­ achse 22 der Exzenterwelle 10 versetzt ist.

Im Gegensatz zum eingangs zitierten Stand der Technik ist die Exzenterwelle 10 bei den erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsbeispielen nur einseitig gelagert, wobei ein fettge­ fülltes Wälzlager 18 in einer Axialbohrung 24 des Gehäuse­ topfs 4 befestigt ist. Die Axialbohrung 24 ist mit einer Radialschulter 26 versehen, an der in Fig. 1 linke Endab­ schnitt des Wälzlagers 18 abgestützt ist.

Die Drehbewegung der Exzenterwelle 10 wird durch weiter unten beschriebene Übertragungseinrichtung in eine Orbital­ bewegung eines Exzenterrings 36 umgewandelt. Unter Orbital­ bewegung ist dabei die Bewegung auf einem Kreis ohne Ände­ rung der Ausrichtung bei Draufsicht auf den Kreis zu ver­ stehen. Der Exzenterring 36 ist an seinem in der Figur obe­ ren Endabschnitt abgeflacht, wobei die Abflachung etwa senkrecht zur Zeichenebene in der Figur verläuft. Während der Drehung der Exzenterwelle 10 behält die Abflachung ihre Orientierung zur Fördereinheit 2 bei, so daß eine defi­ nierte Anlagefläche geschaffen wird. Aufgrund der Taumelbe­ wegung des Exzenterelements 20 vollführt der Exzenterring 38 dabei eine Ausgleichsbewegung, so daß zwischen Förder­ einheit 2 und Abflachung eine Relativverschiebung etwa senkrecht zur Zeichenebene erfolgt. Hinsichtlich weiterer Details der Fördereinheit 2 sei auf die folgenden Ausfüh­ rungen verwiesen.

Der Gehäusetopf 4 und der Gehäuseflansch 6 begrenzen den Kurbelraum 16, aus dem heraus sich in Axialrichtung die Aufnahmeräume 8 für die Fördereinheiten 2 erstrecken. Jede dieser Fördereinheiten 2 hat einen feststehenden, radial in der Trennebene zwischen Gehäusetopf 4 und dem Gehäuse­ flansch 4 befestigten stehenden zylinderförmigen Kolben 52, auf dem ein oszillierend bewegbarer Zylinder 54 geführt ist. Die Befestigung des Kolbens 52 erfolgt mittels einer Klemmeinrichtung mit einem Klemmstück 56, das durch eine Spannschraube 58 festlegbar ist. Letztere durchsetzt einen Flansch 60 des Gehäusetopfs 4. Der auf dem Kolben 52 ge­ führte Zylinder 54 hat an seinem Umfang eine Ringstirnflä­ che 62, an der eine Druckfeder 64 angreift, deren anderes Ende über einen am Gehäuse gelagerten Federteller abge­ stützt ist. Der Zylinder 54 wird mittels der Druckfeder 36 in Richtung auf den Außenumfang des Exzenterrings 36 vorge­ spannt. Anstelle der Spannschraube 58 können auch andere geeignete Einrichtungen zur Klemmung des Kolbens 52 verwen­ det werden, beispielsweise können Blattfeder- und Elasto­ merelemente eingesetzt werden. In der Trennebene sind hoch­ genau ausgebildete Aufnahmen vorgesehen, die eine einfache Lagepositionierung des Kolbens 52 ermöglichen. Der zylin­ derförmige Kolben kann sehr einfach, beispielsweise durch spitzenloses Schleifen feinstbearbeitet werden. Anstelle des zylinderförmigen Kolbens 52 kann auch eine andere Kol­ benform, beispielsweise ein Kolben mit Kolbenfuß verwendet werden, wie er in der parallelen Anmeldung P . . ., (unser Zeichen: MA7214) (Radialkolbenpumpe) der Anmelderin darge­ stellt ist.

Der Gleitschuh 50 hat einen in Axialrichtung verlaufen­ den Führungszapfen 66, der in die den feststehenden Kolben 52 umgreifende Zylinderbohrung 68 eintaucht. An den Füh­ rungszapfen 66 schließt sich ein Führungsflansch 70 des Gleitschuhs 50 an, der in Radialrichtung gegenüber dem Füh­ rungszapfen 66 erweitert ist. Der Zylinder 54 liegt auf der vom Exzenterring 36 abgewandten Ringstirnfläche des Füh­ rungsflansches 70 auf. Der Gleitschuh 50 hat eine mittige Durchgangsbohrung 72, die in einem Tangentialschlitz 74 des Exzenterrings 36 mündet.

Im Bereich der Stirnfläche des Führungsflansches 70 ist ein Saugventil befestigt, das beim gezeigten Ausführungs­ beispiel als Plattenventil 76 ausgeführt ist, über das die Verbindung zum Zylinderraum auf- oder zusteuerbar ist. Die Platte des Plattenventils 76 ist mit Durchgangsbohrungen 78 (nur eine dargestellt) versehen, die bei vom Ventilsitz ab­ gehobener Platte eine Fluidverbindung des Zylinderraums mit der Durchtrittsbohrung 72 ermöglicht. Die Platte des Plat­ tenventils 76 wird über eine in der Abbildung angedeutete Druckfeder in ihre Schließstellung vorgespannt. Die Axial­ bewegung der Platte weg von dem Ventilsitz an der Stirn­ seite des Führungszapfens 66 ist durch einen Anschlagring 80 in der Zylinderbohrung 68 begrenzt. Die Anlageflächen für die Platte an der Stirnseite des Führungszapfens 66 und an dem Anschlagring 80 sind als Ventilsitzflächen ausge­ führt. In der gezeigten Position ist die Fluidverbindung von der Durchtrittsbohrung 72 hin zum Kolben 52 verschlos­ sen, da die Durchgangsöffnungen 78 durch Anlage der Platte an die Sitzfläche des Führungszapfens 66 zum Exzenterraum 16 hin abgedeckt sind. Bei abgehobener Platte kann das Ben­ zin durch die Durchgangsbohrungen 72 und die Durchgangsboh­ rungen 78 hindurch in die Zylinderbohrungen 68 einströmen.

Anstelle des Gleitschuhs 50 kann auch eine eigene Befe­ stigungsschraube zur Festlegung der Platte verwendet wer­ den, die dann ihrerseits mit einer Durchgangsbohrung ausge­ führt ist. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in der parallelen Anmeldung 197. . . (unser Zeichen: MA7214) der Anmelderin beschrieben, deren Offenbarung zu derjenigen der vorliegenden Anmeldung zu zählen ist.

Wie der Figur des weiteren entnehmbar ist, ist der Kol­ ben 52 mit einer Axialbohrung 82 versehen, in deren in Fig. 1 oberen Endabschnitt ein Druckventil 84 eingeschraubt ist. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Druckventil 84 als Kugelrückschlagventil ausgeführt, dessen kugelförmi­ ger Ventilkörper 86 federnd gegen einen Ventilsitz in der Axialbohrung 82 vorgespannt ist. Bei abgehobenen Ventilkör­ per 86 kann das druckbeaufschlagte Benzin (ca. 100 bar) über einen Verbindungskanal 88 zu einer Sammelleitung (nicht gezeigt) geführt werden. Von dort strömt das druck­ beaufschlagte Benzin zum Ausgangsanschluß.

Die in der Figur dargestellte Konstruktion der Förder­ einheit hat den Vorteil, daß die Einheit aus Druckventil 84, Kolben 52, Zylinder 54 sowie Saugventil 76 vormontiert werden kann und dann als vorgeprüfte Patrone oder Cartridge in das Pumpengehäuse eingeschraubt wird, so daß der ferti­ gungs- und montagetechnische Aufwand auf ein Minimum redu­ ziert ist.

Die vorbeschriebene Konstruktion hat den weiteren Vor­ teil, daß die Strömungswege vom Kurbelraum 16 hin zum Zy­ linderraum sehr kurz sind, so daß die Strömungswiderstände auf ein Minimum reduziert sind.

Der zum Druckventil 84 benachbarte Teil des Verbin­ dungskanals 88 ist etwa in Axialrichtung verlaufend im Ge­ häuseflansch 6 ausgebildet und mündet in einer Radialboh­ rung des Gehäuseflansches 6, die nach außen hin durch Ver­ schlußstopfen 89 abgedichtet ist.

Das Eintreten von Öl von außen her wird über einen wei­ teren Wellendichtring 90 verhindert, der an dem antriebs­ seitigen Endabschnitt der Exzenterwelle 10 befestigt ist.

Beim Saughub des Zylinders 54, d. h. bei dessen Abwärts­ bewegung aus der in Fig. 1 dargestellten Position steht unterhalb des im Zylinder 54 befestigten Plattenventils 76 eine Flüssigkeitssäule, die aufgrund ihrer Massenträgheit der Abwärtsbewegung der Platte und damit des Zylinders 54 entgegenwirkt und somit das Abheben der Platte und das Fül­ len des sich vergrößernden Zylinderraumes unterstützt, so daß die Füllung schneller und mit weniger Strömungswider­ stand erfolgen kann.

Die Ausgleichsbewegung des Exzenterringes 36 verursacht eine Verwirbelung des sich in der Kurbelkammer 16 befindli­ chen Benzins, so daß eventuell im Kurbelraum auftretende Gasblasen verwirbelt werden und sich nicht an einer Stelle ansammeln können.

Im folgenden wird nun der Aufbau der Übertragungsein­ richtung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei diesem ist das Ex­ zenterelement 20 als radial vorspringendes Exzenter ausge­ führt.

An der zur Radialschulter 26 entgegengesetzt liegenden Stirnseite des Wälzlagers 18 ist eine Wellendichteinrich­ tung 28 vorgesehen, über die der Kurbelraum 16 und die son­ stigen Strömungswege des Fördermittels gegenüber dem Schmiermittelkreislauf 7 abgedichtet ist. Die Wellendicht­ einrichtung 28 hat einen am Innenumfang der Axialbohrung 24 und an der Wälzlageranordnung 18 anliegenden Dichtring 30, der über einen Gleitring 32 in seine Dichtungsposition ge­ drückt wird. Letzterer liegt mit seiner Gleitfläche 34 an der Ringstirnfläche 40 eines kappenförmig ausgebildeten Ex­ zenterrings 36 an, der über ein Gleitlager 38 auf dem Ex­ zenter 20 der Exzenterwelle 10 gelagert ist.

Wie Fig. 1 entnehmbar ist, hat der Exzenterring 36 einen kappen- oder tassenförmigen Querschnitt und umgreift in der gezeigten Darstellung den Exzenter 20, der das frei auskragende Ende der Exzenterwelle 10 bildet. Die Ring­ stirnfläche 40 des Exzenterrings 36 liegt an der Dichtflä­ che 34 des Gleitrings 32 an. Zur Verminderung der Reibung zwischen der Ringstirnfläche 40 und der Dichtfläche 34 kann der Gleitring 32 mit einem reibungsmindernden Einsatz 42 versehen werden, der beispielsweise aus Teflon besteht und von einem O-Ring federnd gegen die Ringstirnfläche 40 ge­ drückt wird.

Beim gezeigten ersten Ausführungsbeispiel erfolgt die Vorspannung des Exzenterrings 36 in Axialrichtung auf den Gleitring 32 zu durch eine Andruckeinrichtung, die durch einen Druckring 44 gebildet ist, der mittels einer Vor­ spannfeder 46 gegen die Stirnseite eines Bodens 48 des Ex­ zenterrings 36 gedrückt wird. Der Druckring 44 ist win­ keleinstellbar, so daß er exakt an die Geometrie des Bodens 48 anpaßbar ist.

Bei dieser Konstruktion ist somit der Exzenterring 36 Teil der Wellendichteinrichtung 28, da dieser den Gleitring 32 gegen den Dichtring 30 preßt.

Bei der gewählten Konstruktion ist die Relativgeschwin­ digkeit zwischen dem Gleitring 32 und dem Exzenterring 36 vergleichsweise gering, so daß der Wärmeeintrag in das Ben­ zin aufgrund der Reibung und auch der Verschleiß der Dicht­ flächen minimal ist.

Der Andruck des Exzenterrings 36 gegen den Gleitring 32 erfolgt neben der Andruckeinrichtung noch durch den Fluid­ druck im Kurbelraum 16, der etwa dem am Eingangsanschluß anliegenden Vordruck des Kraftstoffes entspricht. Theore­ tisch könnte der Andruck des Exzenterrings 36 auch allein durch diesen Vordruck erfolgen, so daß unter Umständen auf die Andruckeinrichtung (Druckring 44, Vorspannfeder 46) verzichtet werden könnte. Durch die Ausbildung des den freien Endabschnitt der Exzenterwelle 10 umgreifenden Ex­ zenterrings 36 und dessen fluiddichter Anlage am Gleitring 32 kann das im Kurbelraum 16 befindliche Benzin nicht zu den Lagerstellen (Gleitlager 38, Wälzlager 18) gelangen, so daß eine Vermischung der beiden Fluidkreisläufe (Schmiermittel, Benzin) verhindert ist.

Die erfindungsgemäße Konstruktion entsprechend dem er­ sten Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß die Wellenlagerung sehr einfach ausgeführt ist, so daß die An­ zahl der Spalte, in denen eine Leckageströmung auftreten kann, gegenüber dem eingangs beschriebenen Stand der Tech­ nik auf ein Minimum reduziert ist. Die Abdichtung zwischen dem Fördermittelkreislauf und dem Schmiermittelkreislauf erfolgt im wesentlichen durch eine zentrale Wellendichtein­ richtung, die durch den Exzenterring 36 in ihre Dichtstel­ lung vorgespannt ist. Letzterem kommt somit eine Doppel­ funktion - die Führung des Gleitschuhs 50 und die Druckbe­ aufschlagung der Wellendichteinrichtung - zu. Durch die kappenförmige Ausbildung des Exzenterrings 36 kann das Ben­ zin nicht von der frei auskragenden Stirnseite der Exzen­ terwelle 10 her in den Schmiermittelkreislauf gelangen.

Nachfolgend wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung be­ schrieben. Die Bauteile der Radialkolbenpumpe des zweiten Ausführungsbeispiels entsprechen mit Ausnahme der Übertra­ gungseinrichtung im wesentlichen denen der Radialkolben­ pumpe entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel. Die kon­ struktiven Abwandlungen beim Gehäusetopf 4 und Gehäuse­ flansch 6, insbesondere der verringerte Außendurchmesser des Gehäuseflansches 6, beeinflussen nicht die Funktions­ weise der erfindungswesentlichen Bauteile und werden daher nicht detailliert erläutert.

Die Radialkolbenpumpe entsprechend dem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel weist anstelle der Wellendichteinrichtung 28, des Dichtrings 30 und des Einsatzes zur Reibungsminderung 42 des ersten Ausführungsbeispiels einen Dichtring 33 und ein elastisches Element 35 auf.

Der Dichtring 35 befindet sich im Innenumfang des Ge­ häusetopfes benachbart zur Wellenlagerung 18 und ist bezüg­ lich dieser Innenumfangsfläche fluiddicht ausgebildet, bei­ spielsweise mittels Preßpassung. Das elastische Element 35 ist vorzugsweise eine verformbare Membran, die mit dem In­ nenumfang des Dichtrings 35 fluiddicht verbunden ist. Der Innenumfangsabschnitt des elastischen Elementes 35 steht mit dem Außenumfang von einem Gleitlager 138 in fluiddich­ ter Verbindung. Dabei liegt entweder das elastische Element 35 am Gleitlager 138 fluiddicht an oder ist an diesem fluiddicht befestigt.

Das Gleitlager 138 wird von einer tiefgezogenen Buchse mit Gleitlagerfunktion gebildet, ist kappenförmig sowie dünnwandig und befindet sich auf dem Exzenterelement 20, das wie im ersten Ausführungsbeispiel als vorspringendes Exzenter ausgebildet ist. Der Exzenterring 136 ist im zwei­ ten Ausführungsbeispiel als Hohlzylinder ausgeformt und auf das Gleitlager 138 aufgebracht.

Somit sind der Schmiermittelkreislauf und das Arbeits­ fluid über den Dichtring 33, die Membran 35 und das Gleit­ lager 138 bei geringem vorrichtungstechnischem Aufwand si­ cher voneinander getrennt. Gleichzeitig ist aber der An­ trieb des Kolbens 52 durch die Exzenterwelle 10 möglich, wobei das Exzenterelement 20 und damit der Innenumfang des elastischen Elements 35 um die Exzenterwelle 10 eine Orbi­ talbewegung beschreibt. Diese Orbitalbewegung wird durch die Elastizität des Elementes 35 aufgenommen, so daß der Dichtring 33 bezüglich dem Gehäusetopf 4 ortsfest bleibt.

Optional kann beim zweiten Ausführungsbeispiel auch eine zur Andruckeinrichtung 44, 46 des ersten Ausführungs­ beispiels analoge Vorrichtung ausgebildet sein, die die konstante Lage des Gleitlagers 138 sicherstellt.

Bei einer in Fig. 3 gezeigten Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels ist statt des Gleitlagers 138 ein kap­ penförmiger Außenring 238 eines Wälzlagers mit Wälzkörpern 139 vorgesehen. Auf diese Weise läßt sich das Gleitverhal­ ten zwischen dem Exzenterelement 20 und dem Exzenterring 136 verbessern, was zu einem geringeren Verschleiß der Bau­ teile führt.

Eine in Fig. 4 gezeigte Radialkolbenpumpe entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Radialkolbenpumpe entsprechend dem zweiten Ausführungsbei­ spiel im Aufbau der Übertragungseinrichtung.

Genauer gesagt weist die Radialkolbenpumpe entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel als Exzenterelement an der Exzenterwelle 10 eine Exzenterausnehmung 120 auf, an deren Innenumfang Wälzkörper 139 eines Wälzlagers vorgesehen sind. Diese Wälzkörper 139 nehmen einen vorzugsweise massi­ ven, zylinderförmigen Endabschnitt 91a eines Koppelelemen­ tes 91 auf.

Das Koppelelement 91 erstreckt sich in Längsrichtung der Exzenterwelle 10 und hat eine bezüglich der Mittellinie 22 der Exzenterwelle 10 versetzte Mittellinie 25. Der zum Endabschnitt 91a in Axialrichtung entgegengesetzt liegende Endabschnitt 91b hat einen größeren Außendurchmesser als der Endabschnitt 91a und befindet sich mit dem Exzenterring in Berührung. Ferner steht auch der Innenumfang des elasti­ schen Elementes 35 mit dem Außendurchmesser des Koppelele­ mentes 91 in fluiddichter Verbindung.

An der kreisringförmigen Fläche zwischen den Endab­ schnitten 91a und 91b kann eine Einrichtung 142 zur Rei­ bungsminderung vorgesehen sein.

Somit sind beim dritten Ausführungsbeispiel die Exzen­ terwelle 10 und das Koppelelement 91 bezüglich Vibrationen entkoppelt, was auch die Geräusche beim Betrieb der erfin­ dungsgemäßen Radialkolbenpumpe verringert. Ferner wird im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel der Zusammenbau der Radialkolbenpumpe erleichtert, da die genaue Positio­ nierung der Wellendichteinrichtung 28 entfällt.

Optional kann, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, die Exzen­ terwelle 10 einstückig mit dem Innenring der Wellenlagerung 18 ausgebildet sein, wodurch die Bauteilanzahl und der Platzbedarf weiter verringerbar sind.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in der Exzenterwelle 10 die Exzenterausnehmung 120 halbkugelförmig ausgebildet und nimmt einen halbkugelförmigen Endabschnitt 92a des Koppel­ elements 92 gleitfähig auf. Der Aufbau dieser Radialkolben­ pumpe entspricht bis auf die Übertragungseinrichtung dem des zweiten Ausführungsbeispiels.

Das Koppelelement 92 erstreckt sich bezüglich der Ex­ zenterwelle 10 im wesentlichen in Axialrichtung. Der zum Endabschnitt 92a in Axialrichtung entgegengesetzt angeord­ nete Endabschnitt 92b befindet sich in einer gehäusefesten halbkugelartigen Führung 94, die den Endabschnitt 92b fest hält und bei einer Orbitalbewegung des Endabschnitts 92a in der Exzenterausnehmung 120 das Koppelelement 92 auf einer Kegel-Mantelfläche führt.

In der Nähe des Endabschnittes 92a ist ein tellerarti­ ger Vorsprung 92c ausgebildet, an dem ein innerer Abschnitt des elastischen Elementes 35 befestigt ist. Der äußere Ab­ schnitt des elastischen Elementes 35 ist genauso wie beim zweiten und dritten Ausführungsbeispiel am Dichtring 33 be­ festigt. An den Vorsprung 92c schließt sich ein kugelarti­ ger Lagerabschnitt 92d an, der sich in einem Lager 95 am Innenumfang des Exzenterrings 136 befindet und dadurch bei einer Orbitalbewegung des Endabschnitts 92a in der Exzen­ terausnehmung 120 eine Kippbewegung zwischen dem Exzenter­ ring 136 und dem Koppelelemente 92 ermöglicht.

Durch eine solche Gestaltung wird Undichtigkeiten zwi­ schen Arbeitsfluid und Schmiermittelkreislauf entgegenge­ wirkt und werden gleichzeitig die Anforderungen an die Fer­ tiungsgenauigkeit gesenkt, da die gehäusefeste Führung 94 nicht genau mit der Exzenterwelle 10 fluchten muß und trotzdem kein erhöhter Verschleiß, geringerer Wirkungsgrad oder störende Geräusche die Folge sind.

Fig. 6 zeigt eine Alternative für das vierte Ausfüh­ rungsbeispiel in Form eines fünften Ausführungsbeispiels. Dabei ist die gehäusefeste Führung 94 aus Fig. 5, die mit einem Endabschnitt des Koppelelements 92 in Eingriff steht, durch einen Dicht- und Lagerabschnitt 96 an einem mittleren kugelartigen Abschnitt 93c eines Koppelelements 93 ersetzt. Der Außenumfang des Dicht- und Lagerabschnitt 96 ist über einen Dichtring am Innenumfang des Gehäusetopfes 4 ortsfest angeordnet.

Der eine Endabschnitt 93a des sich in Axialrichtung er­ streckenden Koppelelementes 93 ist über ein Exzenterlager 121, vorzugsweise ein Gleitlager, in der Exzenterausnehmung 120 der Exzenterwelle 10 aufgenommen. Der zum Endabschnitt 93a in Axialrichtung entgegengesetzt liegende Endabschnitt 93b des Koppelelementes 93 ist über ein Lager 95 im Exzen­ terring 136 aufgenommen.

Benachbart zum mittleren kugelartigen Abschnitt 93c er­ streckt sich das elastische Element 35 zum Dicht- und La­ gerabschnitt 96 hin, an dem ein radial äußerer Abschnitt des elastischen Elementes 35 befestigt ist.

Das elastische Element 35 ist in einer Variante dieses Ausführungsbeispiels ein im oberen Abschnitt von Fig. 6 ge­ zeigter Metallmembranbalg 35p, wodurch Verschleißerschei­ nungen nur in sehr geringem Umfang auftreten. Der Dicht- und Lagerabschnitt 96p kann aufgrund der guten Elastizität des Metallmembranbalgs 35p in Axialrichtung kurz gestaltet werden und über den Dichtring am Außenumfang des Dicht- und Lagerabschnitts 96p im Gehäusetopf 4 befestigt sein.

In einer weiteren, im unteren Abschnitt von Fig. 6 ge­ zeigten Variante dieses Ausführungsbeispiels ist das ela­ stische Element 35 als eine massive verformbarem Membran 35r ausgebildet, die durch den Dicht- und Lagerabschnitt 96r gegen einen Vorsprung 4m im Gehäusetopf 4 gedrückt wird. Somit erstreckt sich das elastische Element 35r auch eine bestimmte Entfernung in Axialrichtung, was eine ausge­ glichene Bewegung des elastischen Elements 35r bei geringer Materialbeanspruchung ermöglicht.

Bei Betrieb der Radialkolbenpumpe entsprechend dem fünften Ausführungsbeispiel beschreibt das Koppelelement 93 eine Taumelbewegung innerhalb einer Doppelkegel-Mantelflä­ che.

Während sich bei der Radialkolbenpumpe entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel bei einer halben Umdrehung der Exzenterwelle 10 nur ein Hub des Exzenterrings kleiner als das Exzentrizitätsmaß e ergibt, ist beim fünften Ausfüh­ rungsbeispiel der Hub des Exzenterrings bei einer halben Umdrehung der Exzenterwelle 10 entsprechend dem Hebelgesetz kleiner oder größer als das Exzentrizitätsmaß e wählbar.

Bei den Radialkolbenpumpen entsprechend dem dritten bis fünften Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn das Koppelelement mechanisch gegen Verdrehen gesichert ist. Da­ durch wird verhindert, daß auf das elastische Element 35 und Befestigungsstellen von diesem in Drehrichtung eine Kraft wirkt.

Durch die vorliegende Erfindung lassen sich somit Pro­ bleme bei Dichtsystemen in Benzinpumpen, wie beispielsweise bezüglich Verschleiß und Undichtigkeiten, lösen, während gleichzeitig bei hermetisch voneinander getrennten Schmier­ mittel- und Arbeitsfluidbereichen der Pumpenantrieb im Schmiermittelbereich den Verdränger im Arbeitsfluidbereich betätigen kann.

Axial wirkende Kräfte, die durch Druckunterschiede im Arbeitsfluidbereich und im Schmiermittelbereich hervorgeru­ fen werden, wobei der Arbeitsfluiddruck in der Regel höher ist, sind entsprechend der vorliegenden Erfindung durch das Gehäuse der Radialkolbenpumpe aufnehmbar, ohne die Funk­ tionsfähigkeit der Pumpe zu beeinträchtigen.

Offenbart ist somit eine Radialkolbenpumpe, bei der eine Exzenterwelle zum Antreiben einer Fördereinheit ein­ seitig im Pumpengehäuse gelagert ist und an dem frei aus­ kragenden Endabschnitt der Welle eine als Gleitringdichtung ausgebildete Wellendichtung angeordnet ist. Der Gleitring liegt an einem Exzenterring der Exzenterwelle an, der durch eine Andruckeinrichtung und/oder den Vordruck des Förder­ mittels gegen den Gleitring gedrückt ist. Der Exzenterring ist kappenförmig ausgebildet und umgreift den frei auskra­ genden Endabschnitt der Exzenterwelle. In Abwandlungen die­ ses Ausführungsbeispiels befindet sich eine Membran zwi­ schen einem am Gehäuse vorgesehenen Dichtring und einem ex­ zenterseitigen Dichtabschnitt, der als eine kappenförmige Buchse, optional mit Gleitlager, auf einem Exzenterelement oder als Koppelelement in einer Exzenterausnehmung der Ex­ zenterwelle vorsehbar ist. Ein mittlerer Abschnitt oder ein Endabschnitt des Koppelelements kann durch das Gehäuse ge­ lagert sein. Ein Endabschnitt bzw. ein mittlerer Abschnitt von diesem kann dabei eine Hubbewegung an einem Förderele­ ment der Radialkolbenpumpe bewirken.

Claims (15)

1. Radialkolbenpumpe mit zumindest einer Fördereinheit (2) und mit einer Trenneinrichtung, die einen ersten Aufnahmeraum für ein Fördermittel und einen zweiten Aufnahmeraum für ein Schmiermittel voneinander trennt und ein gehäuseseitiges (28; 33; 96) sowie ein exzenterseitiges (36; 38; 138; 238; 91; 92; 93) Dichtelement aufweist, die fluiddicht miteinander verbunden sind, wobei
eine Drehbewegung einer Antriebswelle (10) über ein Exzenterelement (20; 120; 220) in eine Radialbewegung eines Förderelements (50) der Fördereinheit (2) umsetzbar ist und das exzenterseitige Dichtelement in Umfangsrichtung des Exzenterelementes gleitfähig angeordnet ist,
das gehäuseseitige Dichtelement am Pumpengehäuse (4) fluiddicht angeordnet ist, und
das Exzenterelement an einem Endabschnitt der Antriebswelle (10) vorgesehen ist und die Antriebswelle (10) durch eine Wellenlagerung (18) im Pumpengehäuse gelagert ist.

2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, wobei die Trenneinrichtung so ausgebildet ist, daß eine Orbitalbewegung zwischen dem gehäuseseitigen und dem exzenterseitigen Dichtelement vorsehbar ist.

3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei des Exzenterelement an der Antriebswelle (10) als Axialvorsprung (20) ausgebildet ist.

4. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 3, wobei das gehäuseseitige und das exzenterseitige Dichtelement (28, 36) stirnseitig aufeinander gleitend ausgebildet sind.

5. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 3, wobei das exzenterseitige Dichtelement (36; 38; 138; 238) kappenförmig ausgebildet ist.

6. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 5, wobei das exzenterseitige Dichtelement ein dünnwandiges Bauteil (38; 138; 238) ist, das als Gleitlager oder Außenring eines Wälzlagers dient.

7. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 5 oder 6, wobei an einem Boden (48) des exzenterseitigen Dichtelements (36) eine Andruckeinrichtung (44, 46) angreift, die das exzenterseitige Dichtelement (36) gegen das Exzenterelement (20) vorspannt.

8. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei des Exzenterelement in der Antriebswelle (10) als Axialvertiefung (120; 220) ausgebildet ist.

9. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 8, wobei das exzenterseitige Dichtelement ein sich im wesentlichen in Axialrichtung erstreckendes Koppelelement (91; 92; 93) aufweist,
durch das die Bewegung von der Antriebswelle (10) auf das Förderelement (50) übertragbar ist und
dessen einer Endabschnitt in der Axialvertiefung (120; 220) drehbar angeordnet ist.

10. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 9, wobei das Koppelelement (92; 93) durch das Pumpengehäuse (4) geführt wird.

11. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 10, wobei der Endabschnitt (92b) des Koppelelements, der bezüglich dem in der Axialvertiefung (120) angeordneten Endabschnitt (92a) des Koppelelements (92) entgegengesetzt liegt, am Pumpengehäuse (4) schwenkbar angeordnet ist.

12. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 10, wobei ein zwischen den zwei Endabschnitten (93a, 93b) des Koppelelements angeordnete Abschnitt (93c) des Koppelelementes am gehäuseseitigen Dichtelement (96) schwenkbar angeordnet ist.

13. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn dieser nicht von Anspruch 4 abhängt, wobei sich zwischen dem gehäuseseitige (33; 96) und dem exzenterseitigen Dichtelement (38; 138; 238; 91; 92; 93) ein elastisches Element (35) erstreckt.

14. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 13, wenn dieser von zumindest einem der Ansprüche 9 bis 11 abhängt, wobei das elastische Element (35) am Koppelelement (91; 92; 93) dicht anliegt oder an diesem befestigt ist.

15. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 13 oder 14, wenn dieser von zumindest einem der Ansprüche 9 bis 11 abhängt, wobei das Koppelelement (91; 92; 93) mechanisch gegen Verdrehen gesichert ist.