DE2404762A1

DE2404762A1 - Hydraulische kolbenpumpe

Info

Publication number: DE2404762A1
Application number: DE19742404762
Authority: DE
Inventors: Hermann Nusser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-02-01
Filing date: 1974-02-01
Publication date: 1975-08-07
Also published as: FR2260004B3; FR2260004A1

Description

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.16.1.1971 Bö/Kb

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmus terhilfsa:imeldung

ROBERT BOSCH GMBH_S 7 Stuttgart 1

Hydraulische Kolbenpumpe

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kolbenpumpe mit mindestens einem Pumpenkolben, der unter Einschluß eines über ein federbelastetes Ventil mit der Förderseite verbundenen Arbeitsraumes in einer Zylinderbohrung im Gehäuse der Kolbenpumpe angeordnet ist., in der er durch einen Antrieb in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt wird.

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Es ist bekannt, daß Kolbenpumpen bei hohen Drücken und Drehzahlen zu erhöhter Geräuschbildung neigen, was vor, allem bei deren Verwendung in Kraftfahrzeugen als sehr störend empfunden wird. Die Ursache dieser Geräuschbildung wird in den bei Kolbenpumpen mit endlicher Kolbenzahl auftretenden Druckstößen gesehen, die die Pumpenteile in Schwingungen versetzen. Um diese Geräusche in ihrem Entstehungspunkt zu beseitigen, wurden bereits vielfach Lösungen gesucht. So ist es durch eine Lösung bekannt, die Zylinderbohrung, in der der Arbeitsraum vom Pumpenkolben eingeschlossen wird, durch eine Zylinderbüchse zu verwirklichen, die in einen fest mit dem Pumpengehäuse verbundenen Gummiblock fest eingesetzt ist. Beim Druckanstieg im Arbeitsraum während des Förderhubs des Pumpenkolbens soll so der Zylinder in Bewegungsrichtung des Pumpenkolbens durch die Elastizität des Gummis ausweichen können, so daß der Druckanstieg langsamer erfolgt.

Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Grundkonstruktion der Kolbenpumpe wesentlich geändert werden muß, wobei durch diese Lösung eine wesentlich größere Baugröße zustande kommt. Ferner muß, um eine effektive Dämpfung der Druckanstiege zu erzielen, der Gummi aus sehr weichem Material bestehen. Dabei kommt es wegen des vergrößerten Arbeitsvermögens zu einer verstärkten Wärmeentwicklung, was die Haltbarkeit insbesondere der festen Verbindung zwischen Metall und Gummi wieder nachteilig beeinflußt. Auch der Wirkungsgrad der Pumpe wird durch die vorgeschlagenen Lösungen erheblich vermindert. Insbesondere wird auch die Förderleistung bei hohen Drehzahlen verringert, da ja der Nutzhub des Pumpenkolbens durch die Ausweichbewegung der Zylinderbüchse kleiner wird c

Aufgabe der Erfindung ist es,unter Vermeidung obiger Nachteile eine Anordnung zur Dämpfung der Druckstöße bei einer eingangs beschriebenen Kolbenpumpe zu schaffen, die einfach und günstig zu fertigen ist, ohne daß wesentliche

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.Teile der Grundkonstruktion der Kolbenpumpe verändert werden müssen und welche wenig verschleißanfällig ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf der Vorderseite der Ventile sich ein Raum anschließt, über den bei einer Anordnung mit mehreren Ventilen die Förderseite aller Ventile rait-, einander und mit einem Förderkanal verbindbar sinsd₃ und dessen eine Wand elastisch nachgiebig ist.

Eine erfindungsgemäße Weiterbildung besteht darin₃ daß der Raum aus einer Ringnut und einem als elastische Wand dienenden, zumindest teilweise dünnwandigen, die Ringnut dicht nach außen verschließenden Ring gebildet ist. Hier erhält man in vorteilhafter Weise eine Anordnung^ die mit nur geringen Änderungen an einer Radialkolbenpumpe, die mit mehreren Kolben, und einem Ringkanal ausgestattet ist, zu verwirklichen istjwdbei der Platzbedarf dieser Pumpe nur geringfügig geändert wird.

Eine andere erfindungsgemäße Ausgestaltung besteht darin, daß die Ringnut auf der Innenseite des Ringes angeordnet ist. Bei dieser Ausbildung bietet sich die Möglichkeit, die zur Verwirklichung des Raumes und der elastischen Wand notwendige Formgebung allein am Ring durchzuführen, was besonders fertigungstechnische Vorteile hat. Trotzdem ist eine sichere dichte Verbindung an den formstabilen Rändern des Ringes mit dem Pumpenkörper möglich.

Weiterhin besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darin, daß der Raum durch die Verformung der elastischen Wand bildbar ist. Eine Weiterbildung dessen besteht darin, daß die elastische Wand aus einem elastischen nachgiebigen Ring besteht, dessen Ränder dicht mit dem Gehäuse der Kolbenpumpe verbunden sind und dessen dem Raum abgewandte Seite

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durch ein elastisches unter Druck stehendes Medium beaufschlagt ist. In vorteilhafter V/eise besteht eine erfindungsgemäße Weiterbildung darin, daß das Medium aus Gas besteht, das in einem Ringraum eingeschlossen ist, der von einem den Ring umgebenden und diesen am Pumpengehäuse fixierenden Ringkörper gebildet wird. Auf diese Weise kann ein leicht formbares und stärker nachgiebiges Material verwendet werden. Die Erwärmung wird durch die große ringförmige Wärmeübertragungsfläche des Ringkörpers an die Umgebung gemindert.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der Zeichnung gezeigt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung mit einer im Pumpenkörper angeordneten Ringnut,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung mit der auf der Innenseite des Ringes angeordneten Ringnut,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem stark elastisch nachgiebigen Ring und einem diesen unterstützenden Gaspolster und

Fig. 4 einen Teilschnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 entsprechend der Linie IV-IV.

In einem Gehäuse 1 einer hydraulischen Kolbenpumpe ist in einer Zylinderbohrung 2 des Gehäuses ein Pumpenkolben 3 angeordnet. Bei den In folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen, die sich auf Radialkolbenpumpen beziehen, sind vorzugsweise zwei solcher Pumpenkolben 3 und Zylinderbohrungen 2 vorgesehen, die auf einem Durchmesser der Radialkolbenpumpe liegen. In den Figuren sind von diesen Kolben jeweils nur einer gezeichnet. Zum Antrieb der Pumpenkolben 3 ist

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zentral im Gehäuse eine Antriebswelle 5 angeordnet, deren Ende als exzentrischer Antriebszapfen 6 ausgebildet ist, ■auf dem über ein Lager 7 ein Gleitring 8 geführt wird. Auf diesem Gleitring werden die Pumpenkolben 3 durch die Kraft einer Feder 10 gepreßb und führen bei der Drehung der . Antriebswelle 5 entsprechend der Exzentrizität des Antriebszapfens 6 eine gegenläufige Hin- und Herbewegung aus. Die Antriebswelle 5 ist in einem Kugellager 11 gelagert, das in einem Deckel 12 des Gehäuses 1 sitzt. Axial ist das Kugellager 11 durch zwei Sicherungsringe 13 gehalten. Die Abdichtung des Pumpeninneren erfolgt am Austritt der Antriebswelle 5 über eine Radialdichtung I²J, die im Deckel 12 angeordnet ist und durch eine in eine Ringnut eingelassene Ringdichtung 15 an der Anlage des Deckels 12 an das Gehäuse 1. Der Deckel ist durch mehrere Schrauben 16 mit dem Gehäuse verbunden.

Die Pumpenkolben 3 besitzen zur Aufnahme der Federn- 10 eine Sackbohrung 17, in die radiale Bohrungen 18 münden. Die Feder 10, die sich einerseits am Grunde der Sackbohrung 17 abstützt, hat ihr Gegenlager an einer die Zylinderbohrung in axialer Richtung dicht abschließenden Platte 20, die in einar sich an die Zylinderbohrung 2 anschließende Bohrung 22 angeordnet ist und durch ein topfförmiges Schraubteil 23 gehalten wird. Dieses Schraubteil ist über ein Gewinde 24 in den oberen Teil der Bohrung 22 eingeschraubt und besitzt an seinem der Platte 20 abgewandten Boden Durchbrüche 25, die in eine Ringnut 26 münden.

Die Platte 20 hat einen axialen Durchbruch 28, der durch eine Dichtplatte 29 unter dem Einfluß einer die Dichtplatte belastenden Feder 30 verschließbar ist. Die Druckfeder 30 stützt sich am Boden des topfförmigen Schraubteils 23 ab und wird in ihrer Lage durch einen am Boden des topfförmigen

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Schraubteils angeordneten kegelförmigen Anschlag 31 für die Dichtplatte 29 gesichert. Vorteilhaft wird die Platte 20 an den für 3ine Dichtung vorgesehenen Seiten mit entsprechend weichem Dichtmaterial belegt.

Die Ringnut 26 bildet zusammen mit einem Ring 33» der das gesamte Pumpengehäuse umfaßt,einen Ringraum, über den sämtliche vom Pumpenkolben 3 in der Zylinderbohrung 2 eingeschlossenen Arbeitsräume 35 nach Abheben der Dichtplatte 29 von der Platte 20 verbindbar sind. Gleichzeitig führt von dem Raum 26 über eine Bohrung 36 ein Förderkanal 37 zu dem nicht gezeigten Verbraucher ab. Der Ring 33 ist auf einen Durchmesser 34 des Gehäuses 1 geschoben und wird dort durch einen Bund 38 und den Deckel 12 axial gehalten. Zur Abdichtung des Raumes 26 sind zwei in Ringnuten des Gehäuses 1 eingelassene Dichtringe 39 vorgesehen, die auf der Innenseite an verdickten Rändern 40 des ansonsten dünn ausgeführten Ringes anliegen. Durch diese Ränder 40 wird trotz der hohen Elastizität und Verformbarkeit' des Ringes 33 eine dichte Abdichtung des Raumes 26 gewährleistet.

Der Arbeitsraum 35 in der Zylinderbohrung 2 wird über die radialen Bohrungen 18,solange der Pumpenkolben 3 in seiner untersten Stelluns ist, mit Hydraulikflüssigkeit versorgt, die in dieser Stellung des Pumpenkolbens über eine Zulaufbohrung 43 und den Ringkanal 42 zufließen kann. Bei Beginn der Hubbewegung des Pumpenkolbens taucht dieser weiter in die Zylinderbohrung 2 ein, wodurch die radialen Bohrungen 18 verschlossen werden. Nach diesem Kolbenhub beginnt der Förderhub des Pumpenkolbens, der nun unter Verkleinerung des Arbeitsraumes 35 die Flüssigkeit durch den Durchbruch 28 und die Durchbrüche 25 in den Ringraum 26 fördert. Dabei wird

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die Dichtplatte 29, die zusammen mit der Platte 20 ein Ventil 32 bildet, entgegen der Kraft der Feder.30 von ihrem Sitz abgehoben. Nach Ende des Förderhubs bei Erreichen des oberen Totpunktes des Pumpenkolbens 3 schließt die Dichtplatte 29 den Durchbruch 28 während der Pumpenkolben 3 der Bewegung des Antriebszapfens 6 folgend durch die Feder 10 wieder zurückbewegt wird und der Arbeitsraum 35 nach öffnen der radialen Bohrungen wieder erneut mit Flüssigkeit gefüllt wird.

Die nach dem Schließen der Radialbohrungen 18 beim Förderhub des Pumpenkolbens 3 auftretenden Druckstöße werden bei dieser Konstruktion dadurch gemildert, daß der Ring 33 im Augenblick der Druckerhöhung sich elastisch nach außen verformt und somit das Volumen des Ringraumes 26 vergrößert. Bei abnehmendem Druck wird die Verformung wieder rückgängig und das Volumen kleiner gemacht. Die Druckspitzen, die das Gehäuse und die an das Gehäuse angeschlossenen Leitungen in Schwingungen versetzen und dadurch die zu vermeidenden Geräusche erzeugen, werden durch diese Speicherwirkung geglättet und die Geräusche dadurch vermindert. Mit dieser Konstruktion wird die Grundkonstruktion der vorliegenden Radialkolbenpumpe nur unwesentlich geändert. Der Ring 33 läßt sich sehr günstig fertigen und gewährleistet trotz seiner teilweisen Dünnwandigkeit eine sichere Abdichtung der Förderseite nach außen. Dies wird noch dadurch unterstützt, daß aufgrund seiner Ringform der Ring vollkommen druckausgeglichen ist.

Fig. 2 zeigt im wesentlichen eine gleich konstruierte und in gleicher Weise arbeitende Radialkolbenpumpe wie Figur 1. Nur ist hier die den Ringraum 26 bildende Ringnut nicht am Pumpengehäuse, sondern auf der Innenseite des Rings 33' angeordnet. Durch diese Ringnut wird . -8-

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der Ring 33' in seinem mittleren Bereich so dünnwandig, daß er die genügende Elastizität zur Dämpfung der Druckstöße besitzt. Weiterhin bleiben die Ränder 4O^f des Ringes 33' ausreichend stabil, so daß bei einer Verformung der dichtende Kontakt mit den Dichtringen 39 gewährleistet bleibt.

Diese Ausführung läßt sich günstig fertigen, da ein Arbeitsgang zur Herstellung einer den Ringraum 26 bildenden Ringnut bzw. zur Herstellung eines Teils mit verringerter Dicke des Ringes 33 eingespart wird.

Die Elastizität des Ringes 33 ist durch seine Festigkeit begrenzt. Um eine noch bessere Dämpfungswirkung zu erzielen, kann der Ring 33" gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 aus weichem elastischen Material, z.B. Gummi, bestehen. Der Ring 33" im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 übernimmt dabei gleichzeitig die Abdichtung nach außen und ersetzt mit seinen in zwei Ringnuten 43 des Gehäuses 1 eingelassenen Wulsträndern 44" die Dichtringe 39 beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. In den Ringnuten 43 wird der Ring 33" durch einen Ringkörper 48 gehalten. Der Ringkörper 48 hat einen halbkreisförmigen Querschnitt und bildet einen Ringraum 49 zusammen mit dem Ring 33'· Der Ringkörper 48 ist dazu auf einen Durchmesser 34" aufgeschoben und dort axial durch einen Bund 38" und den Deckel 12 gesichert. Die Abdichtung des Ringraums 49 wird durch den Kontakt des Ringes 33' mit dem Ringkörper 48 gewährleistet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Ring 33' und dem Gehäuse 1 keine Ringnut mehr vorgesehen, so daß der Ring 33' im entspannten Zustand dicht am Gehäuse anliegt. Dies ist aus dem Teilschnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 gemäß IV-IV in Fig. 4 zu ersehen. ·■"■'■ ' -9- '

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Erst durch den Förder.'aub des Pumpenkolbens wird der Ring 33" so verformt, daß sich ein Ringraum zur Verbindung der Pörderseiten der aus der Dichtplatte 29 und der Platte 20 gebildeten Ventile 32 bildet. Auf gleiche Weise wird der Förderkanal 37 über die Bohrung 36 mit den Pörderseiten der Ventile 32 verbunden.

Zur Regulierung der Verformbarkeit des Ringes 33' wird der Ringraum 49 mit einem unter Druck stehenden nachgiebigen Medium gefüllt, das in vorteilhafter Weise ein Gas ist. Um ferner einen z.B. aus Gummi gestalteten Ring 33" an seinen Anlagestellen am Austritt der Bohrungen 22 und 36 vor Verletzungen zu schützen, wird hier diesen Bohrungen gegenüberliegend eine Scheibe .50 aus verschleißfestem Material in den Ring 33" eingesetzt. Z.B. kann hier eine Scheibe aus Metallblech mit der Membran verschweißt werden.

Die vorbeschriebenen Lösungen sind vorteilhaft bei Radialkolbenpumpen mi'z mehreren Pumpenkolben anwendbar. Natürlich ließe sich eine gleiche Geräuschdämpfung auch bei einzelnen Pumpenkolben erzielen, bei denen jeweils die Förderseite des den Arbeitsraum verschließenden Ventils in einen Raum mündet, dessen eine Wand als elastische Membran ausgebildet ist. Die den einzelnen Ventilen zugeordneten Räume können dann über einen Kanal miteinander und mit der Förderseite verbunden werden.

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Claims

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Ansprüche

C 1.)Hydraulische Kolbenpumpe mit mindestens einem Pumpenkolben, der unter Einschluß eines über ein federbelastetes Ventil mit der Förderseite verbundenen Arbeitsraumes in einer Zylinderbohrung im Gehäuse der Kolbenpumpe angeordnet ist, in der er durch einen Antrieb in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Förderseite des Ventils (32) sich ein Raum (26) anschließt, über den bei einer Anordnung mit mehreren Ventilen die Förderseite aller Ventile miteinander und mit einem Förderkanal (37) verbindbar sind, und dessen eine Wand (33j33^l»33") elastisch nachgiebig ist.
2. Hydraulische Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (26) aus einer Ringnut und einem als elastische Wand dienenden, zumindest teilweise dünnwandigen, die Ringnut dicht nach außen verschließenden Ring (33,33') gebildet ist.
3. Hydraulische Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (26) auf der Innenseite des Ringes (33*) angeordnet ist.

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4. Hydraulische Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring verdickte Ränder (40,4O¹) besitzt.
5. Hydraulische Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum durch die Verformung der elastischen Wand bildbar ist.
6. Hydraulische Kolbenpumpe nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, da.2> die elastische Wand aus einem elastisch nachgiebigen Ring (33") besteht, dessen Ränder (4¹I) dicht mit dem Gehäuse (1) der Kolbenpumpe verbunden sind und dessen dem Raum (26) abgewandte Seite durch ein elastisches, unter Druck stehendes Medium beaufschlagt ist.
7. Hydraulische Kolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium aus Gas besteht, das in einem Ringraum (49) eingeschlossen ist, der von einem den Ring (33") umgebenden und diesen am Pumpengehäuse (1) fixierenden Ringkörper (48) gebildet wird.
8. Hydraulische Kolbenpumpe nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch nachgiebige Ring (33*) zur dichten Verbindung mit dem Pumpengehäuse (1) in je eine Ringnut (43) eingelassene Wulstränder (44) besitzt.

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9. Hydraulische Kolbenpumpe nach Anspruch 7_S dadurch gekennzeichnet, daß mit dem elastisch nachgiebigen Ring den Ventilen (32) und dem Austritt des Förderkanals (37) gegenüberliegend eine verschleißfeste Scheibe (50) verbunden ist.

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