DE19904339A1 - Hydrostatische Pumpe - Google Patents

Abstract

Offenbart ist eine hydrostatische Pumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe, bei der der Verdrängerraum stirnseitig durch einen Gehäusedeckel und eine Seitenscheibe begrenzt ist. Letztere wird über ein Federelement in ihre Anlageposition vorgespannt und bildet den stirnseitigen Abschnitt des Pumpengehäuses für die Flügelzellenpumpe.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Pumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.

Derartige hydrostatische Pumpen können beispielsweise als Zellenradpumpe ausgeführt werden, wie sie in der DE 32 12 363 A1 beschrieben ist. Die bekannte Konstruktion hat ein Pumpengehäuse, in dem eine Antriebswelle drehbar gela­ gert ist. An dem in das Pumpengehäuse hineintauchenden End­ abschnitt der Antriebswelle ist ein Rotor befestigt, der in Radialrichtung verschiebbare Flügel trägt. Die aus dem Ro­ tor in Radialrichtung hervorstehenden Flügel liegen an der Innenumfangswandung eines Hubrings an, der exzentrisch im Pumpengehäuse gelagert ist. Jeweils zwei benachbarte Flügel begrenzen eine Zelle, deren Volumen sich in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition der Antriebswelle ändert. Stirn­ seitig sind die Zellen einerseits von einem Pumpendeckel und andererseits von einer Seitenscheibe begrenzt. Die bei der bekannten Lösung verwendete Seitenscheibe wird über ei­ ne Feder in ihre Anlageposition vorgespannt, die an einem Gehäusedeckel abgestützt ist, über den das Pumpengehäuse stirnseitigt abgedichtet ist. Der Federraum für die die Seitenscheibe vorspannende Feder ist mit Druckmittel ge­ füllt, so daß bei Druckaufbau in den Zellen der Flügelzel­ lenpumpe die Seitenscheibe im wesentlichen durch den Fluid­ druck in ihre Dichtposition vorgespannt ist. D. h., die Fe­ der wird lediglich dazu benötigt, um die dichtende Anlage der Seitenscheibe beim Anfahren der Pumpe zu gewährleisten. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, daß ein erheb­ licher Aufwand erforderlich ist, um das Druckmittel in den Federraum einzuleiten und dort auf ein vorbestimmtes Niveau zu begrenzen. Das erhebliche Volumen des Federraums ist auch beim Anfahren der Pumpe nachteiligt, da der Ausgangs­ druck erst dann vollständig aufbaubar ist, wenn der Druck im Federraum das vorbestimmte Niveau erreicht hat und somit die Seitenscheibe die zellenstirnseitig dichtend ab­ schließt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe zu schaffen, die sich durch einen minimalen vor­ richtungstechnischen Aufwand auszeichnet und bei der die Leckage bereits beim Anfahren der Pumpe minimal ist.

Diese Aufgabe wird durch eine hydrostatische Pumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die Maßnahme, das Pumpengehäuse stirnseitig durch die Seitenscheibe abzudichten und über ein Federelement in Richtung auf den Verdrängerraum vorzuspannen kann die Pumpe wesentlich einfacher als bei der bekannten Lösung aufgebaut werden, bei der zusätzlich zur Seitenscheibe noch ein Ge­ häusedeckel erforderlich war. Erfindungsgemäß erfolgte so­ mit das Vorspannen der Seitenscheibe in ihre Dichtlage nur über das Federelement, so daß keine Kanäle, Druckbegren­ zungsventileinrichtungen etc. im Pumpengehäuse ausgebildet werden müssen, um den Federraum - wie beim Stand der Tech­ nik - mit Druckmittel zu füllen. Aufgrund des fehlenden Ge­ häusedeckels kann die Pumpe in Axialrichtung wesentlich kürzer als beim vorbeschriebenen Stand der Technik ausge­ führt werden.

Die erfindungsgemäße Konstruktion läßt sich besonders vorteilhaft bei Flügelzellenpumpen einsetzen, bei denen die jeweils zwischen zwei Flügeln ausgebildeten Zellen stirn­ seitig durch das Pumpengehäuse und die Seitenscheibe be­ grenzt sind, wobei letzterer über das Federelement gegen den Hubring vorgespannt ist.

Ein Kippen der Seitenscheibe läßt sich verhindern, in dem das Federelement im Radialabstand zur Antriebswelle, d. h. am Randbereich der Seitenscheibe angreift.

Eine besonders kurzbauende Pumpe erhält man, wenn das Federelement als am Pumpengehäuse abgestützte Tellerfeder ausgeführt ist, die die Antriebswelle im Radialabstand um­ greift.

Die Baulänge läßt sich weiter verringern, wenn die Tel­ lerfeder in eine Ringausnehmung der Seitenscheibe ein­ taucht. Die Tiefe dieser Ringausnehmung ist an die Axiallänge der Tellerfeder angepaßt.

Im Bereich der Ringausnehmung kann ein Ringkanal mün­ den, über den Druckmittel in einen Spülkanal des Pumpenge­ häuses einspeisbar ist. Diese Druckmittelströmung kann dann zur Kühlung/Schmierung verwendet werden. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel wird es bevorzugt, wenn die Tellerfeder mit Durchbrüchen versehen ist, durch die die Spülströmung hin­ durchtreten kann.

Die vorbeschriebene Konstruktion mit minimaler Axial­ baulänge läßt sich besonders vorteilhaft bei Pumpen einset­ zen, bei denen der Flügelzellenpumpe eine Hochdruckpumpe zugeordnet ist, deren Sauganschluß mit dem Druckanschluß der Flügelzellenpumpe verbunden ist. Die Hochdruckpumpe wird vorzugsweise als Radialkolbenpumpe ausgeführt, deren Verdränger (Kolben) durch einen Exzenter der Antriebswelle betätigt werden. Die stirnseitige Abdichtung des Exzenter­ raums erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise durch die Seitenscheibe. Bei einem derartigen Ausführungs­ beispiel mündet der vorbeschriebene Spülkanal in dem Exzen­ terraum, so daß eine Kühlung-/Schmierung der Hochdruckpumpe erfolgen kann.

Zur Optimierung der Druckmittelzufuhr und -abfuhr sind in der dem Hubring zugewandten Stirnfläche der Seiten­ scheibe Taschen ausgebildet, die einen Teil der Saug- und Drucknieren ausbilden.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Vorderansicht einer erfin­ dungsgemäßen Flügelzellenpumpe und

Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht der Flügelzel­ lenpumpe aus Fig. 1.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die hydrostatische Pumpe als Flügelzellenpumpe 1 ausge­ führt. Pinzipiell läßt sich der erfindungsgemäße Aufbau je­ doch auch bei anderen hydrostatischen Pumpen, beispielswei­ se bei einer Zahnradpumpe etc. verwenden, bei denen das Druckmittel mit Drücken bis zu etwa 10 bar beaufschlagt werden soll.

Die in Fig. 1 dargestellte Flügelzellenpumpe 1 hat ein Pumpengehäuse 2, in dem eine Antriebswelle 4 drehbar gela­ gert ist. Diese ist drehfest mit einem Rotor 6 verbunden, der eine Vielzahl von Radialschlitzen aufweist, in denen Flügel 8 radial verschiebbar geführt sind. Die Flügel 8 werden hydraulisch mit ihren über den Rotor 6 hinausstehen­ den Endabschnitten in Anlageposition gegen die Innenum­ fangswandung eines Hubrings 10 gepreßt. Dieser Hubring 10 ist im Pumpengehäuse 2 gelagert und hat eine exzentrische Innenbohrung, in der der Rotor 6 geführt ist, so daß in der Darstellung nach Fig. 1 zwischen dem Rotor 6, dem Hubring 10 und jeweils 2 benachbarten Flügeln 8 eine sichelförmige Zelle 12 begrenzt ist, deren Volumen sich in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Antriebswelle 4 verändert.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1. Demgemäß werden die Zellen 12 stirnseitig von ei­ nem Pumpendeckel 14 und einer Seitenscheibe 16 begrenzt, die am Hubring 10 anliegen.

Das Pumpengehäuse 2 ist mit einer Aufnahmebohrung 18 versehen, an deren Umfangswandungen der Hubring 10 und die Seitenscheibe 16 abgestützt bzw. geführt sind.

Wie bereits vorstehend angedeutet, tauchen die Flügel 12 in Radialschlitze ein, wobei zwischen dem Boden des Ra­ dialschlitzes und der benachbarten Stirnseite des jeweili­ gen Flügels 12 ein Druckraum 20 zur Aufnahme von Druckmit­ tel vorgesehen ist, über das die Flügel 12 in ihre Anlage­ position gegen den Hubring 10 vorgespannt werden.

Die von der Antriebswelle 4 durchsetzte Innenbohrung 22 ist zu den Stirnseiten des Rotors 6 hin aufgeweitet, so daß die Lagepositionierung des Rotors 6 erleichtert ist. Die drehfeste Verbindung zwischen Antriebswelle 4 und Rotor 6 erfolgt über ein geeignetes Verbindungselement 24, bei­ spielsweise eine Paßfeder, die in eine Axialnut 26 des Ro­ tors 6 eintaucht und in einer Tasche der Antriebswelle 4 abschnittsweise aufgenommen ist. In der Seitenscheibe 16 ist eine Gleitbuchse 28 zur Führung der Antriebswelle 4 an­ geordnet.

Wie Fig. 2 entnehmbar ist, wird die Seitenscheibe 16 über ein Federelement, im vorliegenden Fall eine Tellerfe­ der 30 in ihre Anlageposition gegen den Hubring 10 vorge­ spannt. Die Tellerfeder 30 stützt sich an einer Radial­ schulter 32 des Pumpengehäuses 2 ab. Der Außendurchmesser der Tellerfeder 30 ist nur geringfügig kleiner als der In­ nendurchmesser der Aufnahmebohrung 18, so daß die Tellerfe­ der 30 mit maximaler Stützweite die Seitenscheibe 16 beauf­ schlagt. Durch diese breite Abstützung wird ein Kippen der Seitenscheibe 16 zuverlässig verhindert, so daß auch bei höheren Antriebswellendrehzahlen eine zuverlässige Anlage des Seitenteils 16 am Hubring 10 gewährleistet ist.

Die Tellerfeder 30, taucht in eine Ringausnehmung 34 ein, deren Axialtiefe etwas geringer als die Axiallänge der Tellerfeder 30 ausgebildet ist.

In der Stirnfläche der Ringausnehmung 34 mündet ein Ringkanal 36, über den eine Druckmittelströmung durch die Seitenscheibe hindurch in einen Spülkanal 38 des Pumpenge­ häuses 2 erfolgen kann. Über diesen Spülkanal 38 kann Druckmittel zur Kühlung/Schmierung von hochbelasteten Bau­ elementen der Pumpe 1 abgezweigt werden. Diese optionale Ausbildung einer Kühl-/Schmiermittelströmung wird bei­ spielsweise dann eingesetzt, wenn die Antriebswelle 4 auch zum Antrieb einer Hochdruckpumpe, beispielsweise einer Ra­ dialkolbenpumpe verwendet wird, die an den Spül- Schmier­ kreislauf angeschlossen ist.

Die Tellerfeder 30 ist zumindest im Bereich des Spülka­ nals 38 mit zumindest einem Durchbruch 40 versehen, über den das Druckmittel durch die Tellerfeder 30 hindurch in den Spülkanal 38 eintreten kann.

Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Konstruk­ tion keinesfalls auf die Anwendung von Tellerfedern 30 be­ schränkt, sondern es können prinzipiell alle geeigneten Fe­ derbauarten vorgesehen werden, um die Seitenscheibe 16 in ihre Anlageposition vorzuspannen.

Die Zu- und Abführung des Druckmittels zur bzw. von den Zellen 12 erfolgt über eine Saugniere 42 bzw. eine Druck­ niere 44, die im Gehäusedeckel 14 ausgebildet sind und in entsprechenden Ausnehmungen 46, 48 in der benachbarten Stirnfläche der Seitenscheibe 16 münden.

Die Abdichtung der Seitenscheibe 16 gegenüber dem Ge­ häuse 2 erfolgt über einen O-Ring 50, der in eine Ringnut am Außenumfang der Seitenscheibe 16 eingesetzt ist.

Die Montage einer derartigen Flügelzellenpumpe 1 er­ folgt denkbar einfach.

Zunächst wird die Antriebswelle 4 ggf. die Hochdruck­ pumpe ins Pumpengehäuse 2 eingesetzt und anschließend die Tellerfeder 30 eingelegt, so daß diese auf der Radialschul­ ter 32 aufliegt. Anschließend wird die Seitenscheibe 16 mit der Gleitbuchse 28 auf die Antriebswelle 4 aufgeschoben, bis diese in Anlageposition an die Tellerfeder 30 gelangt.

Nach dem Einlegen des Hubrings 10 und des Rotors 6 mit den Flügeln 12 und der drehfesten Verbindung des Rotors 6 mit der Antriebswelle 4 wird der Gehäusedeckel 14 mit dem Pumpengehäuse 2 verschraubt. Durch das Aufschrauben des Pumpengehäuses 14 wird das Paket aus Gehäusedeckel 14, Hub­ ring 10 und Seitenscheibe 16 gegen die Tellerfeder 30 ge­ drückt. D. h., die Seitenscheibe 16 wird durch die Kraft der Tellerfeder 30, gegen den am Gehäusedeckel 14 anliegenden Hubring 10 vorgespannt, ohne daß es weiterer Befestigungs- oder Vorspannmittel bedarf. Die Spannung der Tellerfeder 30 ist so ausgelegt, daß die Seitenscheibe 16 bei dem über die Flügelzellenpumpe 1 aufzubringendem Maximaldruck dichtend am Hubring sowie an den Flügeln 12 und dem Rotor 6 anliegt, so daß die Leckage in diesem Druckbereich minimal ist.

Bei der vorbeschriebenen Variante, bei der die An­ triebswelle 4 auch zum Antrieb einer Radialkolbenpumpe ver­ wendet wird, kann das Seitenteil 16 auch gleichzeitig die stirnseitige Begrenzung des Pumpengehäuses für die Radial­ kolbenpumpe bilden. D. h., in diesem Fall bildet die Seiten­ scheibe 16 zumindest einen Teil einer stirnseitigen Begren­ zung des Exzenterraums der Radialkolbenpumpe 1.

Anstelle einer einzigen Tellerfeder 30 könnten auch mehrere Druckfedern stirnseitig verteilt werden, um die Seitenscheibe 16 gegen den Hubring 10 bzw. die Flügel 12 und den Rotor 6 vorzuspannen.

Offenbart ist eine hydrostatische Pumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe, bei der der Verdrängerraum stirn­ seitig durch einen Gehäusedeckel und eine Seitenscheibe be­ grenzt ist. Letztere wird über ein Federelement in ihre An­ lageposition vorgespannt und bildet den stirnseitigen Ab­ schnitt des Pumpengehäuses für die Flügelzellenpumpe.

Claims (10)

1. Hydrostatische Pumpe mit einer in einem Pumpengehäuse (2) gelagerten Antriebswelle (4), über die zumindest ein Verdränger (6, 12) antreibbar ist, um Druckmittel anzusaugen und druckbeaufschlagt über einen Druckan­ schluß (44) abzugeben, wobei ein Verdrängerraum einer­ seits durch einen Pumpendeckel (14) und andererseits durch eine im Pumpengehäuse gelagerte Seitenscheibe (16) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sei­ tenscheibe (16) über ein Federelement (30) in Richtung auf den Verdrängerraum vorgespannt ist und das Pumpen­ gehäuse (2) stirnseitig abdichtet.

2. Hydrostatische Pumpe nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Verdränger ein Zellenrad ist, bei dem ein drehfest mit der Welle (4) verbundener Rotor (6) radial verschiebbare Flügel (8) trägt, deren Endab­ schnitte dichtend am Innenumfang eines im Pumpengehäuse (2) gelagerten Hubrings (10) anliegen und den Verdrän­ gerraum bildende Zellen (12) begrenzen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Seitenscheibe (16) über das Federele­ ment (30) gegen den Hubring (10) und das Zellenrad vor­ gespannt ist.

3. Hydrostatische Pumpe nach Patentanspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Federelement (30) stirn­ seitig im Radialabstand zur Antriebswelle (4) an der Seitenscheibe (16) angreift.

4. Hydrostatische Pumpe nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Feder­ element eine am Pumpengehäuse (2) abgestützte Tellerfe­ der (30) ist.

5. Hydrostatische Pumpe nach Patentanspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tellerfeder (30) in eine Ringaus­ nehmung (34) der Seitenscheibe (16) eintaucht.

6. Hydrostatische Pumpe nach Patentanspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Ringausnehmung (34) ein Ring­ kanal (36) mündet, über den Druckmittel durch die Sei­ tenscheibe (16) hindurch zu einem Spülkanal (38) im Pumpengehäuse (2) führbar ist.

7. Hydrostatische Pumpe nach Patentanspruch 6 dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tellerfeder (30) zumindest einen Durchbruch (40) zur Durchführung des Druckmittels auf­ weist.

8. Hydrostatische Pumpe nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Pumpenge­ häuse (2) eine Radialkolbenpumpe angeordnet ist, deren Verdränger von einem Exzenter der Antriebswelle (4) an­ getrieben sind und deren Exzenterraum zumindest ab­ schnittsweise von der Seitenscheibe (16) begrenzt ist.

9. Hydrostatische Pumpe nach Patentanspruch 6 und 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Spülkanal (38) im Exzen­ terraum mündet.

10. Hydrostatische Pumpe nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sei­ tenscheibe (16) stirnseitig Ausnehmungen (46, 48) zur Ausbildung einer Saug- bzw. Druckniere (42, 44) ausge­ bildet sind.