DE2952101C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Doppelpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Pumpen sind z. B. in Kraftfahrzeugen zum Auf­ laden von Druckspeichern bekannt, von denen Bremskraft­ verstärker mit Druckmittel versorgt werden.

Eine gattungsgemäße Doppelpumpe ist aus der DE-OS 24 36 321 bekannt.

Wird diese Doppelpumpe beispielsweise vom Motor eines Kraftfahrzeugs angetrieben, so fördern die beiden Pumpen permanent einen Druckmittelstrom unabhängig davon, ob dieses Druckmittel benötigt wird oder nicht. Wenn kein Druckmittel benötigt wird, fördert dabei die Pumpe relativ drucklos zum Behälter zurück. Ist der Druck im Druckspeicher unter ein bestimmtes Niveau abgefallen, so wird er von der Pumpe wieder aufgeladen.

Bei versorgtem Verbraucher - also aufgeladenem Druck­ speicher - fördert die Pumpe zwar weitgehend drucklos, dennoch muß zu dieser Förderung ein gewisses Maß an Energie aufgewandt werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Drehkolbenpumpe nach dem Oberbegriff zu schaffen, die energiesparend arbeitet und nur bei Druckmittelbedarf des Verbrauchers Druckmittel fördert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Aus der DE-OS 27 44 591 ist eine Druckmittelpumpe be­ kannt, wobei eine Radialkolbenpumpe mit einer weiteren Pumpe gemeinsam antreibbar ist, jedoch dient hierbei die Flügelzellenpumpe dem Aufladen der Radialkolbenpumpe und es ist auch keine der beiden Pumpen wahlweise zuschalt­ bar, da diese Doppelpumpe über jeweils nur einen Druckmitteleingang und -ausgang verfügt.

Aus der DE-OS 15 28 540 ist ein Radialkolbenmotor be­ kannt, bei welchem einzelne Arbeitskolben abschaltbar sind. Um ein Anliegen der abgeschalteten Arbeitskolben am Hubring sicherzustellen, wird vorgeschlagen, dieselben mit dem Druck der Druckmittelquelle in Richtung auf den Hubring zu beaufschlagen. Dies erhöht jedoch die Reibungsverluste erheblich.

Durch das erfindungsgemäße Absperren der Druckmittelzu­ leitung erfolgt zum einen keine, wenn auch nur relativ drucklose Förderung zum Druckmittel mehr, so daß die dafür erforderliche Energie eingespart wird.

Zum anderen entsteht in der Arbeitskammer ein Unter­ druck, der dazu führt, daß die Arbeitsschieber in ihrer radial inneren Stellung in den Ausnehmungen des Rotors verbleiben und keinen Kontakt zum Hubring haben. Damit wird das Entlanggleiten der Arbeitsschieber am Hubring vermieden und die sonst dabei zur Überwindung der Reibung zwischen diesen Teilen erforderliche Energie eingespart.

Es wird also mit einfachen Mitteln eine Energieein­ sparung erreicht.

Die Radialkolbenpumpe kann sowohl kugelförmige als auch prismatische Arbeitsschieber besitzen.

Ist die Druckmittelzuleitung mit dem Druckmittelauslaß einer gemeinsam mit der Radialkolbenpumpe drehbar antreibbaren permanent fördernden Pumpe verbindbar, so kann das Druckmittel dem Saugbereich der Drehkolbenpumpe unter einem Vordruck zugeführt werden. Dies führt zu einer Verringerung der Betriebsgeräusche der Radialkolbenpumpe. Dabei kann in der Druckmittelzuleitung ein 3/2-Wegeventil angeordnet sein, durch das der Druckmittelauslaß der Permanentpumpe in der einen Schaltstellung mit einem ersten Verbraucher und in der anderen Schaltstellung sowohl mit der Radial­ kolbenpumpe als auch über eine Drossel mit dem ersten Verbraucher in Verbindung ist. Ist dabei der Druckmit­ telauslaß der Radialkolbenpumpe über ein Rückschlagventil mit dem Druckmittelauslaß der Permanentpumpe verbunden und ein zweiter Verbraucher in der Druckmittelzuleitung hinter dem 3/2-Wegeventil angeordnet, so wird in der einen Schaltstellung dem ersten Verbraucher der von der Permanentpumpe geförderte Druckmittelstrom zugeführt, während der zweite Verbraucher kein Druckmittel zuge­ führt bekommt. Besteht beim zweiten Verbraucher ein Druckmittelbedarf, so wird das 3/2-Wegeventil umgeschal­ tet. Dadurch kann die Radialkolbenpumpe Druckmittel an­ saugen und es wird von beiden Pumpen ein gemeinsamer Förderstrom erzeugt, der aufgrund der Drossel in der zum ersten Verbraucher führenden Verbindung zum größten Teil dem zweiten Verbraucher zugeführt wird.

Ist in der Druckmittelzuleitung hinter dem zweiten Ver­ braucher ein zu einem Rücklauf öffenbares Vorspannventil angeordnet, so wird das Druckmittel unter einem ge­ wissen Vordruck dem Saugbereich der Radialkolbenpumpe zuge­ führt, was zu einer Geräuschreduzierung führt.

Ist der Druckmittelbedarf des zweiten Verbrauchers größer als der des ersten Verbrauchers, so ist vor­ teilhafterweise das Fördervolumen der Radialkolbenpumpe größer als das Fördervolumen der Permanentpumpe.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, daß der zwischen Rotor und Hubkurve gebildete Raum der Radial­ kolbenpumpe von einem Druck relativ niedrigeren Niveaus beaufschlagbar ist. Dieser Druck beaufschlagt die radial äußeren Enden der Arbeitsschieber der Radialkolbenpumpe. Diese können so bei abgesperrter Druckmittelzuleitung auch dann nicht sich radial nach außen bewegen, wenn bei hoher Antriebsdrehzahl die auf sie wirkende Flieh­ kraft größer wird als die in den Arbeitskammern herrschen­ de Saugkraft.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die Permanentpumpe eine Drehkolbenpumpe mit einem drehbar gelagerten Rotor ist, der radial gerichtete Aus­ nehmungen aufweist, in denen Arbeitsschieber verschieb­ bar angeordnet sind, die mit ihren radial nach außen aus den Ausnehmungen ragenden Enden an einer den Rotor um­ schließenden Hubkurve in Anlage sind, wobei durch die Radialbewegung der Arbeitsschieber in den Ausnehmungen nach dem Radialkolbenpumpen-Prinzip ein Primärförderstrom erzeugbar und durch die Bewegung der Arbeitsschieber in Umfangsrichtung im Raum zwischen Rotor und Hubkurve nach dem Drehflügelpumpen-Prinzip ein Sekundärförderstrom erzeugbar ist, von dem der zwischen Rotor und Hubkurve der Radialkolbenpumpe gebildete Raum beaufschlagbar ist. Dies ermöglicht trotz einfachem Aufbau der Permanentpumpe die Erfüllung zweier Funktionen.

Gleichzeitig kann aber auch der Saugbereich der Radial­ kolbenpumpen-Komponente der Permanentpumpe vom Sekundär­ förderstrom der Drehflügelkomponente der Permanentpumpe versorgbar sein, wobei das dem Saugbereich der Permanent­ pumpe unter Vordruck zugeführte Druckmittel zu einem geräuscharmen Betrieb der Permanentpumpe führt.

Die Arbeitsschieber der Radialkolbenpumpe können sowohl kugelförmig als auch prismatisch ausgebildet sein.

Bilden Radialkolbenpumpe und Permanentpumpe eine gemein­ sam angetriebenen Doppelpumpe, so wird ein sehr kompaktes Aggregat ermöglicht, was insbesondere bei der Verwen­ dung in Kraftfahrzeugen von Vorteil ist, da hier der vorhandene Einbauraum sehr gering bemessen ist. Eine weitere Verringerung von Bauteilen und damit eine Ver­ einfachung dieses Aggregates wird dadurch erreicht, daß Radialkolbenpumpe und Permanentpumpe einen gemeinsamen, einteilig ausgebildeten Rotor besitzen, der auf einem gemeinsamen Steuerbolzen drehbar gelagert ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Schema einer erfindungsgemäßen Doppelpumpe;

Fig. 2 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Doppelpumpe entlang der Linie III-III in Fig. 3;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Doppelpumpe nach Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie I-I der Doppel­ pumpe nach Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine Radialkolbenpumpe mit 1 und eine Permanentpumpe mit 2 bezeichnet, die beide gemeinsam ange­ trieben sind. Die Radialkolbenpumpe 1 besteht aus einem auf einem Steuerbolzen 3 drehbar gelagerten Rotor 4, der radiale Ausnehmungen 5 aufweist, in denen kugelförmige Arbeitsschieber 6 bewegbar angeordnet sind. Der Rotor 4 ist exzentrisch von einer Hubkurve 7 umschlossen, an die die Arbeitsschieber 6 in Anlage bringbar sind.

Die Permanentpumpe 2 hat den gleichen Aufbau wie die Radialkolbenpumpe 1, wobei der Steuerbolzen mit 8, der Rotor mit 9, die radialen Ausnehmungen mit 10, die kugelförmigen Arbeitsschieber mit 11 und die Hubkurve mit 12 bezeichnet sind.

Der sichelförmige Raum 13 zwischen Rotor 9 und Hubkurve 12 ist an seinem in Drehrichtung 14 des Rotors 9 vorderen Bereich mit einem Behälter 15 verbunden, während er an seinem in Drehrichtung 14 des Rotors 9 hinteren Bereich über eine Leitung 16 und 16′ mit dem Saugbereich der Permanentpumpe im Steuerbolzen 8 und mit dem sichelförmi­ gen Raum 17 zwischen Rotor 4 und Hubkurve 7 der Radial­ kolbenpumpe 1 über ein Rückschlagventil 33 mit Leitung 23 verbunden ist.

Der vom Druckbereich im Steuerbolzen 8 der Permanentpumpe 2 ausgehende Druckmittelauslaß 18 führt zu einem 3/2-Wege­ ventil 19. In der einen Schaltstellung des 3/2-Wegeventils 19 ist der Druckmittelauslaß 18 mit einem ersten Ver­ braucher 20 verbunden, während in der anderen Schaltstel­ lung der Druckmittelauslaß 18 zum einen über eine Drossel 21 mit dem ersten Verbraucher und zum anderen direkt mit einem zweiten Verbraucher 22 verbunden ist. Der Auslaß des zweiten Verbrauchers 22 ist gleichzeitig die zum Saug­ bereich im Steuerbolzen 3 der Radialkolbenpumpe 1 führende Druckmittelzuleitung 23. Diese Druckmittelzuleitung 23 ist über ein Vorspannventil 24 auch mit einem Behälter 25 und über das Rückschlagventil 33 mit der Leitung 16, 16′ verbindbar. Der vom Druckbereich im Steuerbolzen 3 der Radialkolbenpumpe 1 ausgehende Druckmittelauslaß 26 führt über ein Rückschlagventil 27 zum Druckmittelauslaß 18 der Permanentpumpe 2.

In der in Fig. 1 dargestellten Schaltstellung des 3/2-Wegeventils 19, die dem Normalbetrieb entspricht, ist der zweite Verbraucher 22 und damit auch die Radial­ kolbenpumpe 1 von der Druckmittelversorgung abgeschaltet.

Von der Permanentpumpe 2 wird in dem sichelförmigen Raum 13 durch die Arbeitsschieber 11 nach dem Drehflügelpumpen- Prinzip vom Behälter 15 Druckmittel angesaugt und unter einem bestimmten Druck als Sekundärförderstrom über die Leitungen 16 und 16′ sowohl dem Raum 17 der Radialkolben­ pumpe 1 als auch dem Saugbereich im Steuerbolzen 8 und damit den die Arbeitskammern bildenden Ausnehmungen 10 der Radialkolbenpumpen-Komponente der Permanentpumpe 2 zugeführt.

Vom Druckbereich im Steuerbolzen 8 wird das Druckmittel als Primärförderstrom über den Druckmittelauslaß 18 und das 3/2-Wegeventil 19 dem ersten Verbraucher zugeführt.

Da die Radialkolbenpumpe 1 in dieser Schaltstellung des 3/2-Wegeventils 19 von der Druckmittelzufuhr abgesperrt ist, baut sich in den die Arbeitskammern bildenden Aus­ nehmungen 5 ein Unterdruck auf, der dazu führt, daß die Arbeitsschieber in ihrer radial eingefahrenen Stellung verbleiben. Diese radial eingefahrene Stellung wird noch durch den im Raum 17 herrschenden, im Raum 13 der Permanent­ pumpe 2 erzeugten Druck unterstützt, der die radial nach außen gerichteten Enden der Arbeitsschieber 6 be­ aufschlagt. Durch diesen Druck wird gleichzeitig die Schmierung der umlaufenden Teile der Radialkolbenpumpe 1 sichergestellt.

Besteht am zweiten Verbraucher 22 Druckmittelbedarf, so wird das 3/2-Wegeventil 19 umgeschaltet. Jetzt er­ hält der erste Verbraucher 20 aufgrund der Drossel 21 nur noch einen geringen Teil des über den Druckmittel­ auslaß 18 zugeführten Druckmittels zugeleitet, während der größere Teil dem zweiten Verbraucher 22 zugeführt wird.

Da nun vom zweiten Verbraucher 22 her über die Druck­ mittelzuleitung 23 auch der Saugbereich der Radialkolben­ pumpe 1 mit Druckmittel versorgt wird, baut sich der Unterdruck in den Ausnehmungen 5 ab und die Radialkolben­ pumpe 1 fördert über den Druckmittelauslaß 26 und das Rückschlagventil 24 in den Druckmittelauslaß 28 der Permanentpumpe 2, so daß den beiden Verbrauchern 20 und 22 eine große Druckmittelmenge zugeleitet wird, wobei aufgrund der Drossel 21 der größte Teil davon zum zweiten Verbraucher 22 gelangt.

Da, wenn beim zweiten Verbraucher 22 kein Druckmittel­ bedarf besteht, die Arbeitsschieber 6 der Radialkolben­ pumpe 1 eingefahren sind und sowohl keine Druckmittel­ förderung erfolgt als auch keine Widerstände durch Druckmittelumwälzung im Raum 17 und durch Reibung zwi­ schen den Arbeitsschiebern 6 und der Hubkurve 7 zu über­ winden sind, ist trotz permanentem Antrieb der Radialkolben­ pumpe 1 nur ein ganz minimaler Energieaufwand erforder­ lich.

Eine vorteilhafte Anwendung ist in Kraftfahrzeugen gege­ ben, wenn der erste Verbraucher ein hydraulischer Brems­ kraftverstärker und der zweite Verbraucher eine nur bei Bedarf zuschaltbare, dann aber eine große Druckmittelmenge benötigende Antiblockieranlage ist.

In den Fig. 2-4 sind Radialkolbenpumpe 1 und Permanent­ pumpe 2 zu einer Doppelpumpe zusammengefaßt, die von einem einzigen Elektromotor 28 antreibbar sind. Über eine Kupplung 29 wird der für Radialkolbenpumpe 1 und Permanentpumpe 2 einteilig ausgebildete Rotor 30 von der Antriebswelle 31 des Elektromotors 28 angetrie­ ben, wobei der Rotor 30 auf einem ebenfalls für beide Pumpen gemeinsamen Steuerbolzen 32 gelagert ist.

Die Permanentpumpe 2, die z. B. zur Versorgung eines hydraulischen Bremskraftverstärkers dient, hat wesent­ lich kleinere Arbeitsschieber 11 und damit eine geringe­ re Förderkapazität als die Radialkolbenpumpe 1, die z. B. zur Versorgung einer eine große Druckmittelmenge benöti­ genden Antiblockieranlage dient.

Die weiteren Pumpenteile der aus wenigen Teilen und sehr raumsparend aufgebauten Doppelpumpe sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie die Teile der Pumpen in Fig. 1.

Besteht beim ersten Verbraucher 20 ein Druckmittelbedarf, so wird der Elektromotor 28 eingeschaltet und von der Permanentpumpe 2 Druckmittel gefördert. Die dabei gleich­ zeitig mit angetriebene Radialkolbenpumpe 1 läuft dabei ohne wesentlichen Energieverbrauch leer mit.

Claims (14)

1. Doppelpumpe mit einer zuschaltbaren Radialkolben­ pumpe, die gemeinsam mit einer permanent zu einem Verbraucher fördernde Pumpe antreibbar ist, mit einem Rotor der Radialkolbenpumpe, welcher radial gerichtete Ausnehmungen aufweist, in denen Arbeits­ schieber frei verschiebbar angeordnet sind, die mit ihren radial nach außen aus den Ausnehmungen ragen­ den Enden an einer den Rotor umschließenden Hub­ kurve in Anlage bringbar sind, wobei die Aus­ nehmungen in einer Druckmittelzuleitung und einem Druckmittelauslaß verbindbar sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Verbraucher aus einem permanent versorgten ersten Verbraucher (20) und einem zuschaltbaren zweiten Verbraucher (22) besteht und daß beim Abschalten des zweiten Ver­ brauchers (22) die Druckmittelzuleitung (23) der Radialkolbenpumpe (1) abgesperrt wird.

2. Doppelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Radialkolbenpumpe (1) kugelförmige Arbeitsschieber (6) besitzt.

3. Doppelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Radialkolbenpumpe (1) prismatische Arbeitsschieber besitzt.

4. Doppelpumpe nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelzufuhr (23) der Radialkolbenpumpe (1) mit dem Druckmitteldurchlaß (18) der permanent fördernden Pumpe (2) verbindbar ist.

5. Doppelpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckmittelzuleitung (23) an ein 3/2-Wegeventil (19) angeschlossen ist, durch das der Druckmittelauslaß (18) der Pumpen (1, 2) in der einen Schaltstellung mit dem ersten Verbraucher (20) und in der anderen Schaltstellung sowohl mit der Druckmittelzuleitung der Radialkolbenpumpe (1) als auch über eine Drossel (21) mit dem ersten Ver­ braucher (20) in Verbindung steht.

6. Doppelpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druckmittelauslaß (26) der Radialkolbenpumpe (1) über ein Rückschlagventil (27) mit dem Druckmittelauslaß (18) der permanent fördernden Pumpe (2) verbunden und der zweite Ver­ braucher (22) in der Druckmittelzuleitung (23) hinter dem 3/2-Wegeventil (19) angeordnet ist.

7. Doppelpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Druckmittelzuleitung (23) hinter dem zweiten Verbraucher ein zu einem Rücklauf öffenbares Vorspannventil (24) angeordnet ist.

8. Doppelpumpe nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördervolumen der Radialkolbenpumpe (1) größer als das Fördervolumen der permanent fördernden Pumpe (2) ist.

9. Doppelpumpe nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Rotor (4) und Hubkurve (7) gebildete Raum (17) der Radialkolbenpumpe (1) von einem Druck relativ niedrigen Niveaus beaufschlagbar ist.

10. Doppelpumpe nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die permanent fördernde Pumpe (2) einen Rotor (9), mit radial gerichteten Ausnehmungen (10) aufweist, in denen Arbeitsschieber (11) verschiebbar angeordnet sind, die mit ihren radial nach außen aus den Ausnehmungen (10) ragenden Enden an einer den Rotor (9) umschließenden Hubkurve (12) in Anlage sind, wobei durch die Radialbewegung der Arbeitsschieber (11) in den Ausnehmungen (10) nach dem Radialkol­ benpumpen-Prinzip ein Primärförderstrom erzeugbar und durch die Bewegung der Arbeitsschieber (11) in Umfangsrichtung im Raum (13) zwischen Rotor (9) und Hubkurve (12) nach dem Drehflügelpumpen-Prinzip ein Sekundärförderstrom erzeugbar ist, von dem der zwischen Rotor (9) und Hubkurve (12) der Radialkol­ benpumpe (1) gebildete Raum (17) beaufschlagbar ist.

11. Doppelpumpe nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Saugbereich der Radialkolbenpumpen-Stufe der permanent fördernden Pumpe (2) vom Sekundärförderstrom der Drehflügel­ stufe versorgbar ist.

12. Doppelpumpe nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die permanent fördern­ de Pumpe (2) kugelförmige Arbeitsschieber (1) be­ sitzt.

13. Doppelpumpe nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die permanent fördern­ de Pumpe (2) prismatische Arbeitsschieber besitzt.

14. Doppelpumpe nach einem vorhergehenden Anspruch, da­ durch gekennzeichnet, daß die Radial­ kolbenpumpe (1) und die permanent fördernde Pumpe (2) einen gemeinsamen, einteilig ausgebildeten Rotor (30) besitzen, der auf einem gemeinsamen Steuerbolzen (32) drehbar gelagert ist.