Die Erfindung betrifft eine Pumpe zur Förderung ei
nes Fluids, insbesondere Hydraulik-Öl gemäß Oberbe
griff des Anspruchs 1.
Pumpen der hier angesprochenen Art, insbesondere
Hydraulikpumpen, sind bekannt. Sie zeichnen sich
dadurch aus, daß sie über einem Ölsumpf beispiels
weise eines Automatikgetriebes in einem Kraftfahr
zeug angeordnet sind. Bei einem derartigen Einsatz
fall ist es nicht möglich, die Lager der Pumpen mit
Fett zu schmieren, da dieses durch den Ölnebel in
nerhalb des Getriebes ausgewaschen wird. Es werden
daher normalerweise ein Wellendichtring und eine
Leckölbohrung vorgesehen, die so geführt ist, daß
das Lager der Pumpe in deren Betrieb mit Öl ge
schmiert wird und daß das Lecköl aus dem Leckage
raum entweichen kann. Es hat sich herausgestellt,
daß im Stillstand der Pumpe Öl über die Lagerein
richtung austreten kann, so daß die Pumpe leer
läuft. Das heißt, das im Pumpenraum vorhandene Öl
läuft aus, so daß sich dieser mit Luft füllt. Auf
grund der im Pumpenraum vorhandenen Luft wird das
Anlaufverhalten der Pumpe nachhaltig beeinträch
tigt.
Es daher Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe der ein
gangs genannten Art zu schaffen, die diese Nach
teile eben nicht aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Pumpe vor
geschlagen, die die in Anspruch 1 genannten Merk
male zeigt. Die Pumpe zeichnet sich dadurch aus,
daß die Dichtungseinrichtung einen im Querschnitt
U-förmigen Dichtring aufweist. Dieser liegt mit ei
nem einen Schenkel des U's bildenden Dichtungsab
schnitt an der Antriebswelle an und mit einem ande
ren einen Schenkel bildenden Dichtungsabschnitt an
einer Dichtungsfläche, die die Antriebswelle umgibt
und beispielsweise von dem Gehäuse der Pumpe gebil
det wird. Der Dichtring ist so angeordnet, daß die
beiden Dichtungsabschnitte von dem Inneren der
Pumpe weggerichtet sind und jeweils mit einer ge
wissen Vorspannung an der Antriebswelle beziehungs
weise der Dichtungsfläche anliegen. Der Umgebungs
druck kann daher in den Innenraum zwischen den
Dichtungsabschnitten des im Querschnitt U-förmigen
Dichtrings eindringen. Im Betrieb der Pumpe kann
ein im Inneren des Pumpengehäuses gegebener Druck
einen Dichtungsabschnitt abheben, so daß im Inneren
der Pumpe vorhandene Luft und/oder gegebenenfalls
Lecköl aus dem Inneren der Pumpe austreten können.
Befindet sich diese jedoch im Stillstand, entfällt
also der im Inneren der Pumpe gegebene Druck, so
können sich die Dichtungsabschnitte des Dichtrings
an die Antriebswelle und an den Dichtungsbereich
sicher anlegen, so daß die Pumpe praktisch herme
tisch abgeschlossen ist und ein Austritt von Öl
verhindert wird. Bei dem Wiederanlaufen der Pumpe
ist also eine in deren Inneren vorhandene Pumpen
einheit vollständig mit Öl gefüllt und zeigt ein
optimales Anlaufverhalten.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übri
gen Unteransprüchen.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher er
läutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis 3 verschiedene Ausführungsbeispiele
von Pumpen zur Förderung von Öl und
Fig. 4 eine vereinfachte Detailvergröße
rung.
Im folgenden wird davon ausgegangen, daß es sich
bei der hier beschriebenen Pumpe um eine Pumpe zur
Förderung von Hydraulik-Öl handelt, wie sie bei
spielsweise in hydraulisch gesteuerten Getrieben
verwendet wird. Die Pumpe befindet sich üblicher
weise im Gehäuse des Getriebes und kann über dem
Ölsumpf angeordnet sein. In den Darstellungen wird
beispielhaft davon ausgegangen, daß es sich bei der
Pumpe um eine sogenannte Flügelzellenpumpe handelt,
deren Pumpeneinheit einen Rotor aufweist, der ra
dial verschiebliche Flügel aufnimmt und innerhalb
eines Hubrings drehbar gelagert ist. Zwischen je
zwei aufeinanderfolgenden Flügeln befindet sich ein
Freiraum mit variablem Volumen, so daß wenigstens
ein Saug- und ein Druckbereich ausgebildet werden.
Denkbar ist es jedoch auch, daß die Pumpe ein be
liebiges Fluid fördert und/oder als Axial- oder Ra
dialkolbenpumpe ausgebildet ist, deren Bauformen
bekannt sind.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Pumpe 1, die eine in einem Gehäuse 3 untergebrachte
Pumpeneinheit 5 umfaßt. Diese besteht hier aus ei
nem Rotor 7, der in radialer Richtung, das heißt
senkrecht zu einer Drehachse 9 einer Antriebs
welle 11 verlaufende Schlitze umfaßt, in die radial
verschiebliche Flügel 13 eingesetzt sind. Der Rotor 7
dreht sich innerhalb eines Hubrings 15, der einen
im weitesten Sinne elliptischen Innenraum ein
schließt, und an dessen Innenfläche die Flügel 13
bei einer Rotation des Rotors 7 entlanggleiten.
Rechts und links von dem Rotor 7 und dem Hubring 15
sind Seitenplatten 17 und 19 vorgesehen. In den Ro
tor 7 greift die Antriebswelle 11 ein, die von ei
ner geeigneten, beispielsweise als Wälz- oder
Gleitlage ausgebildeten Lagereinrichtung 21 im Ge
häuse 3 geführt ist. An dem aus dem Gehäuse 3 vor
stehenden Ende der Antriebswelle 11 ist hier ein
nur zum Teil dargestelltes, beispielsweise als Rie
menscheibe oder Zahnrad ausgebildetes Antriebsrad
23 vorgesehen, über die das Antriebsmoment in die
Antriebswelle 11 eingeleitet wird.
Zwischen der Lagereinrichtung 21 und der Pumpenein
heit 5 befindet sich eine Dichtungseinrichtung 25,
die den die Pumpeneinheit 5 auf nehmenden Innenraum
der Pumpe 1 gegenüber der Umgebung abdichtet.
Zwischen der Pumpeneinheit 5 und der Dichtungsein
richtung 25 befindet sich ein die Antriebswelle 11
umgebender Freiraum 27, in den im Betrieb der
Pumpe 1 Lecköl gelangen kann. Lecköl ist von der
Arbeits- beziehungsweise Hochdruckseite, beispiels
weise durch Spalte zwischen Rotor und Seiten- be
ziehungsweise Druckplatten, entweichendes Öl. Die
ses dient der Schmierung der Lagereinrichtung 21,
die hier als zweireihiges Kugel- bzw. Wälzlager
ausgebildet und so dimensioniert ist, daß die über
das Antriebsrad 23 senkrecht zur Drehachse 9 wir
kenden Kräfte sicher abgefangen werden.
Um einen Durchtritt des Lecköls zur Lagereinrich
tung 21 zu ermöglichen, weist die Dichtungseinrich
tung 25 einen Dichtring 29 auf, der im Querschnitt
im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist und zwei
die Schenkel des U's bildenden Dichtungsab
schnitte 31 und 33 umfaßt, die im wesentlichen par
allel zur Drehachse 9 der Antriebswelle 11 verlau
fen und über einen Dichtungsbereich 35 miteinander
verbunden sind, der im wesentlichen senkrecht zur
Drehachse 9 der Antriebswelle 11 verläuft. Der
Dichtring 29 ist so ausgebildet, daß seine Dich
tungsabschnitte 31 und 33 unter einer Vorspannung
stehen, das heißt abgespreizt werden, so daß der
Dichtring 29 fixiert wird. Der Dichtring 29 ist da
bei so angeordnet, daß der Dichtungsbereich 35 dem
die Pumpeneinheit 5 aufnehmenden Innenraum der
Pumpe 1 zugeordnet ist, während die Dichtungsab
schnitte 31 und 33 vom Inneren der Pumpe 1 nach
außen verlaufen. Wird nun im Betrieb der Pumpe 1
durch das Lecköl im Freiraum 27 ein Überdruck auf
gebaut, so kann das Lecköl einen der Dichtungsab
schnitte, beispielsweise den an der Antriebs
welle 11 anliegenden Dichtungsabschnitt 31, abheben
und zur Lagereinrichtung 21 gelangen. Von dort ent
weicht das Lecköl dann ins Freie. Es ist auch mög
lich, den Dichtring 29 so auszubilden, daß bei ei
nem Überdruck im Freiraum 27 der äußere Dich
tungsabschnitt 33 von einer Dichtfläche 37 abhebt,
der die Antriebswelle 11 beziehungsweise den Dicht
ring 29 umgibt. Es ist zu beachten, daß jeweils nur
ein Dichtungsabschnitt abhebt, entweder der innere
Dichtungsabschnitt 31 oder der äußere Dichtungsab
schnitt 33. Der jeweils andere Dichtungsabschnitt
liegt dichtend an der zugehörigen Anlagefläche an
und fixiert damit den Dichtring 29. Es ist jedoch
auch möglich, zusätzlich einen mechanischen An
schlag, beispielsweise einen Sicherungsring, für
die axiale Fixierung des Dichtringes vorzusehen.
Beim dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel des
Dichtrings 29 ist ein Federelement 39 vorgesehen,
welches ringförmig in dem in den Dichtungsabschnit
ten 31 und 33 gebildeten Innenraum des Dicht
rings 29 liegt und den inneren auf der Außenfläche
der Antriebswelle 11 aufliegenden Dichtungsab
schnitt 31 mit einer zusätzlichen Vorspannkraft be
aufschlagt.
Grundsätzlich liegt der Dichtring 29 mit einer ge
wissen Vorspannung zwischen der Außenfläche der An
triebswelle 11 und der Dichtfläche 37, so daß die
Dichtungsabschnitte 31 und 33 gegen die Antriebs
welle 11 beziehungsweise die Dichtfläche 37 ange
drückt werden. Diese der Abdichtung dienenden
Kräfte können durch das Federelement 39 erhöht wer
den.
Im Stillstand der Pumpe 1 wird im Inneren des Ge
häuses 3 kein Überdruck mehr erzeugt. Es ist viel
mehr möglich, daß das von der Pumpe geförderte Öl
zu einem tiefer liegenden Tank zurückströmt und ein
Unterdruck im Bereich der Pumpeneinheit 5 und des
Freiraums 27 entsteht. Es zeigt sich, daß bei einem
Unterdruck im Freiraum 27 der zwischen den Dich
tungsabschnitten 31 und 33 gegebene atmosphärische
Überdruck sicherstellt, daß die Dichtungsab
schnitte 31 und 33 dichtend an der Antriebswelle 11
beziehungsweise der Dichtfläche 37 anliegen. Auf
diese Weise werden ein Nachsaugen von Luft und da
mit ein Leerlaufen der Pumpe 1 vermieden. Die Dich
tungseinrichtung 25 beziehungsweise deren Dicht
ring 29 wirkt damit als Rückschlagventil.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel ei
ner als Flügelzellenpumpe ausgebildeten Pumpe 1'.
Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern ver
sehen, so daß insofern auf die Beschreibung zu Fig.
1 verwiesen werden kann.
Im Inneren des Gehäuses 3 der Pumpe 1' ist eine
Pumpeneinheit 5 vorgesehen, die nur eine Seiten
platte 19 aufweist. Die gegenüberliegende zweite
Seitenplatte entfällt. Die aus Rotor 7 und Hub
ring 15 gebildete Einheit liegt unmittelbar an ei
ner ebenen Gehäusewandung 43 an, welche die Funk
tion der Seitenplatte übernimmt.
Der Rotor 7 wird von einem fliegend gelagerten
Ende E der Antriebswelle 11 in Rotation versetzt.
Diese ist außerhalb des Gehäuses 3 der Pumpe 1' zu
sätzlich gelagert, so daß ein Antriebsrad bezie
hungsweise eine Riemenscheibe in einem Abstand zur
Pumpe 1' an der Antriebswelle 11 angebracht ist.
Das heißt, die in die Antriebswelle 11 eingeleite
ten Kräfte greifen nicht an einem unmittelbar in
der Nähe des Gehäuses 3 angeordneten Antriebsrad
an. Es ist daher möglich, hier eine wesentlich
kleinere Lagereinrichtung 21' zu verwenden, die die
Antriebswelle 11 im Gehäuse 3 der Pumpe 1' führt.
Zwischen der Lagereinrichtung 21' und dem die Pum
peneinheit 5 aufnehmenden Innenraum liegt hier wie
derum eine Dichtungseinrichtung 25, die identisch
aufgebaut ist, wie die anhand von Fig. 1 erläu
terte.
Die Lagereinrichtung 21' wird wiederum von Lecköl
geschmiert, das aus der Pumpeneinheit 5 in einen
die Antriebswelle 11 umgebenden Freiraum 27 ge
langt, der zwischen der Dichtungseinrichtung 25 und
der Pumpeneinheit 5 liegt. Das Lecköl gelangt, wie
anhand von Fig. 1 erläutert, zur Lagereinrich
tung 21' und dient zu deren Schmierung.
Die Dichtungseinrichtung 25 wirkt auch hier als
Rückschlagventil, so daß Lecköl aus dem Freiraum 27
zur Lagereinrichtung 21' gelangen kann. Es ist je
doch nicht möglich, daß Luft aus der Umgebung in
das Innere der Pumpe 1' zur Pumpeneinheit 5 ge
langt, oder daß Öl ohne Druck im Stillstand der
Pumpe in Richtung der Lagereinrichtung entweicht.
Die Pumpe 1' kann also im Stillstand nicht leer
laufen.
Fig. 3 zeigt im Längsschnitt ein weiteres Ausfüh
rungsbeispiel einer Pumpe 1'', die grundsätzlich
gleich aufgebaut ist wie die Pumpe 1', die in Fig.
2 erläutert wurde. Der einzige Unterschied be
steht darin, daß die Dichtungseinrichtung 25, die
hier lediglich durch ein technisches Symbol ange
deutet ist, auf der der Pumpeneinheit 5 abgewandten
Seite der Lagereinrichtung 21' angeordnet ist. Im
Betrieb der Pumpe 1'' anfallendes, in den
Freiraum 27 eintretendes Lecköl kann also frei zur
Lagereinrichtung 21' gelangen und durch diese hin
durchtreten. Dabei wird die Lagereinrichtung 21'
gekühlt und geschmiert. Das Lecköl kann dann weiter
durch die Dichtungseinrichtung 25 austreten.
Die Dichtungseinrichtung 25 ist identisch aufgebaut
wie die anhand der Fig. 1 und 2 erläuterte. Sie
weist also einen im Querschnitt im wesentlichen
U-förmigen Dichtungsring auf, der zwei im wesentli
chen parallel zur Drehachse 9 der Antriebswelle 11
verlaufende Dichtungsabschnitte umfaßt, die durch
einen senkrecht zur Drehachse verlaufenden Dich
tungsbereich verbunden werden. Der Dichtring ist so
angeordnet, daß der Dichtungsbereich auf der Seite
der Lagereinrichtung 21' liegt, also dem Inneren
der Pumpe 1'' zugewandt ist, während die Dichtungs
abschnitte vom dem Inneren der Pumpe 1'' hier nach
links weggerichtet sind.
Auch der in Fig. 3 vorgesehene Dichtring der Dich
tungseinrichtung 25 dient als Rückschlagventil. Es
ist zwar möglich, daß Lecköl aus dem Inneren der
Pumpe 1'' austritt. Ist diese nicht in Betrieb,
könnte durch rückströmendes Öl im Freiraum 27 ein
Unterdruck entstehen. Dabei legen sich aufgrund der
Vorspannung die Dichtungsabschnitte 31 und 33 des
Dichtrings 29 der Dichtungseinrichtung 25 dicht an
die Außenfläche der Antriebswelle 11 und die Dicht
fläche 37 an, so daß keine Luft in das Innere der
Pumpe 1'' eintreten kann. Außerdem kann im Still
stand der Pumpe kein Öl über die Dichtungseinrich
tung 25 austreten. Damit wird ein Leerlaufen der
Pumpe sicher vermieden.
Um die Dichtungswirkung der Dichtungseinrichtung 25
zu verbessern, können auf der der Antriebswelle 11
zugewandten Innenseite des Dichtungsabschnitts 31
mindestens zwei Dichtlippen 41 (Fig. 1 und 4)
vorgesehen sein, die auf der Oberfläche der An
triebswelle 11 aufliegen. Sollte also durch eine
Verunreinigung eine der Dichtlippen keine ausrei
chende Dichtwirkung zeigen, so können durch die
zweite Dichtlippe noch ein sicherer Abschluß des
Innenraums der Pumpe gewährleistet und ein Leerlau
fen der Pumpe im Stillstand vermieden werden.
Nach allem wird deutlich, daß die Dichtungseinrich
tung 25 einen Dichtring 29 umfassen kann, der fest
stehend im Gehäuse 3 angeordnet ist und der auf
seiner der Antriebswelle 11 zugewandten Seite mit
einem Dichtungsabschnitt 31 versehen sein kann, der
quasi wie ein Rückschlagventil das Innere der Pumpe
gegenüber der Umgebung abdichtet. Zusätzlich können
auf der der Antriebswelle 11 zugewandten Innenflä
che des Dichtungsabschnitts 31 mindestens zwei
Dichtlippen 41 vorgesehen sein. Es ist nach allem
auch möglich, den Dichtring 29 auf der Antriebs
welle 11 feststehend auszubilden und den äußeren
Dichtungsabschnitt 33 durch Anlage an eine Dicht
fläche 37 als Rückschlagventil auszubilden. In die
sem Fall kann dann mit dem äußeren Dichtungsab
schnitt 33 ein Federelement zusammenwirken, das
diesen mit einer Vorspannkraft beaufschlagt. Auch
können dann am äußeren Dichtungsabschnitt 33 Dich
tungslippen vorgesehen werden.
Fig. 4 zeigt eine vereinfachte Detailvergrößerung,
nämlich eine auf einer Antriebswelle 11 angeordnete
Dichtungseinrichtung 25. Auf die Darstellung von
Lagereinrichtung und sonstigen Einzelheiten der
Pumpe wurde hier verzichtet.
Fig. 4 zeigt, daß die Dichtungseinrichtung 25
einen Dichtring 29 umfaßt, der einen inneren, der
Antriebswelle 11 zugewandten Dichtungsabschnitt 31
und einen einer äußeren Dichtfläche 37 zugewandten
äußeren Dichtungsabschnitt 33 umfaßt. Der innere
Dichtungsabschnitt 31 wird einerseits aufgrund sei
ner Eigenelastizität und andererseits durch die
beispielsweise als Federring ausgebildeten Vor
spannkraft eines Federelements 39 gegen die Um
fangsfläche der Antriebswelle 11 angedrückt. Aus
der Vergrößerung gemäß Fig. 4 wird deutlich, daß
die Dichtungseinrichtung 25 beziehungsweise deren
Dichtring 29 zwei Dichtlippen 41a und 41b aufweist,
mit denen der Dichtring 29 auf der Umfangsfläche
der Antriebswelle 11 aufliegt und die in einem in
Richtung zur Drehachse 9 gemessenen Abstand zuein
ander angeordnet sind. Sollten mit dem Lecköl, das
zwischen den Dichtlippen 41a, 41b und der Umfangs
fläche der Antriebswelle 11 hindurchtritt, Verun
reinigungen in den Dichtungsbereich gelangen, so
kann gewährleistet werden, daß wenigstens eine der
Dichtlippen 41a, 41b weiterhin dichtend in Eingriff
mit der Oberfläche der Antriebswelle 11 bleibt und
die Dichtfunktion der Dichtungseinrichtung 25 auf
recht erhält.
Bei dieser vergrößerten Darstellung ist noch eine
Verstärkungseinrichtung 45 zu erkennen, die die
Stabilität des Dichtringes 29 erhöht und ein Abhe
ben des Dichtungsabschnitts 33 verhindert. Sollte
das Federelement 39 dem äußeren, an der Dichtfläche
37 anliegenden Dichtungsabschnitt 33 zugeordnet
sein, so wird in diesem Fall die Verstärkungsein
richtung dem inneren Dichtungsabschnitt 31 zugeord
net.
Fig. 4 läßt erkennen, daß ein Überdruck im Inneren
der Pumpe auf die der Antriebswelle zugewandten
Oberfläche des Dichtungsabschnitts 31 wirken kann,
die rechts von der Dichtungslippe 41b liegt. Da
durch kann der Innendurchmesser des Dichtrings 29
gegen die Eigenelastizität des Dichtungsabschnitts
31 und gegen die Federspannung des Federelements 39
radial aufgeweitet werden, so daß zunächst die
Dichtungslippe 41b und dann die Dichtungslippe 41a
abheben; somit kann das Lecköl zur in Fig. 4 nicht
dargestellten Lagereinrichtung gelangen.
Aus den Figuren ist noch ersichtlich, daß die Mon
tage der Dichtungseinrichtung 25 relativ einfach
durchgeführt werden kann. Bei den Ausführungsbei
spielen der Pumpe 1 gemäß Fig. 1 bzw. der Pumpe 1'
gemäß Fig. 2 wird zunächst die Dichtungseinrich
tung 25 in das Gehäuse 3 eingebracht und dann die
mit der vormontierten Lagereinrichtung 21 bzw. 21'
versehende Antriebswelle 11 eingesetzt.
Insgesamt wird deutlich, daß auf einfache Weise ein
Rückschlagventil realisiert werden kann, welches im
Betrieb der Pumpe eine Schmierung der Lagereinrich
tung einer Pumpe gewährleistet und gleichzeitig ein
Leerlaufen oder Leersaugen der Pumpe verhindert.
Die Pumpe kann daher im Stillstand nicht leerlaufen
und zeichnet sich durch ein besonderes gutes An
laufverhalten aus. Gleichzeitig wird durch das
Rückschlagventil die Pumpe so abgeschlossen, daß
auch die mit der Pumpe verbundenen Saug- und
Druckkanäle nicht leerlaufen.