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Radialkolbenpumpe
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Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Bei Arbeitsfahrzeugen, wie beispielsweise Kommunalfahrzeugen, Feuerwehrfahrzeugen
oder fahrbaren Betonmischern, müssen unterschiedliche Arbeitsgeräte mit hohem Leistungsbedarf
zusätzlich zum eigentlichen Fahrantrieb angetrieben werden. Dies geschieht bei bekannten
Einrichtungen durch motor- bzw. kupplungsabhängige Nebenabtriebe. Diese Nebenabtriebe
weisen zusätzlich Verteilergetriebe auf, von deren einzelnen Abtriebssträngen die
Arbeitsgeräte mechanisch oder über eine hydrostatische Verbindung angetrieben werden.
Eine derartige Anordnung ist bekannt aus der DE-OS 28 08 437. Wegen der verschiedenen
Zusatzgetriebe und den mechanischen Verbindungssträngen-sind derartige Anordnungen
aufwendig im Hinblick auf Kosten, Gewicht und- Platzbedarf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung
zum Antrieb einer Anzahl von Geräten mit hohem Leistungsbedarf zu schaffen, die
universell einsetzbar ist und die beispielsweise bei einer Verwendung in Arbeitsfahrzeugen
sowohl während der Fahrt als auch im Stillstand des Fahrzeuges hohe Antriebsleistungen
für verschiedene Geräte anbieten kann.
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Eine solche Antriebseinrichtung wird erfindungsgemäß durch eine Radialkolbenpumpe
mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen dargestellt. Vorteilhafte und zweckmäßige
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Eine Radialkolbenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist
bekannt aus der DE-OS 28 31 876. Um diese Pumpe jedoch als Antriebseinrichtung für
mehrere Arbeitsgeräte verwenden zu können, werden die Zylinder-Kolben-Einheiten
abschaltbar ausgeführt.
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Dabei ist es zweckmäßig, daß einzelne Zylinder-Kolben-Einheiten getrennt
voneinander abschaltbar ausgeführt werden.
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Während bei bekannten Radialkolbenpumpen die Kolben durch mechanische
Andrückmittel (z. B. Federn) in ständiger Anlage an dem Exzenter gehalten sind,
werden die Kolben der erfindungsgemä-Ben Radialkolbenpumpe durch einen vorgespannten
Ansaugdruck nur dann in Anlage an dem Exzenter gehalten, wenn dieser Vorspann-bzw.
Steuerdruck vorhanden ist. Der Steuerdruck kann beispielsweise durch eine bekannte,
mit der Exzenterwelle ständig angetriebenen Zahnradpumpe erzeugt werden. Eine solche
Zahnradpumpe benötigt jedoch zusätzlichen Bauraum, der in verschiedenen Fällen nicht
vorhanden sein kann. Es ist deshalb vorteilhaft, eine der Zylinder-Kolben-Einheiten
der Radialkolbenpumpe in an sich bekannter Weise ständig fördern zu lassen, was
dadurch möglich ist, daß ein Kolben durch eine Feder oder dergleichen ständig in
Anlage an dem Exzenter gehalten ist.
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Zum Ausgleich der Pulsation dieser einen ständig fördernden Zylinder-Kolben-Einheit
ist es zweckmäßig, wenn diese Einheit in einen Speicher fördert.
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Um zu erreichen, daß die Zylinder-Kolben-Einheiten einzeln oder in
Gruppen ein- und ausschaltbar sind, sind zwischen der Druckquelle und den Einlaßventilen,
beispielsweise durch Magnete betätigbare, Umschaltventile angeordnet. Durch den
in Einschaltstellung der Zylinder-Kolben-Einheiten in den Zulaufräumen der Einlaßventile
herrschenden Steuerdruck wird die in Schließrichtung auf das Einlaßventil wirkende
Feder übersteuert.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in einer Zeichnung
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe
nach einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine Radialkolbenpumpe
nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, Fig. 3 einen Schaltplan mit dem Hydraulikschema
der Radialkolbenpumpe.
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In einem Pumpengehäuse 1 sind mehrere Zylinder-Kolben-Einheiten 2
sternförmig zueinander angeordnet. Jede Zylinder-Kolben-Einheit enthält einen Kolben
3, der in einer Zylinderbohrung 4 in seiner Axialrichtung verschiebbar geführt ist.
Die Kolben 3 sind durch einen Exzenter 5 einer Exzenterwelle 6 antreibbar.
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Jede Zylinder-Kolben-Einheit 2 besitzt ein Auslaßventil 7.
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Außerdem besitzt jede Zylinder-Kolben-Einheit 2 ein Einlaßventil 8,
das durch eine Druckfeder 9 in seine Schließstellung gedrückt wird. Das Einlaßventil
8 wird durch einen Steuerdruck geöffnet, dessen auf das Einlaßventil 8 wirkende
Kraft größer ist als die durch die Druckfeder 9 auf das Einlaßventil 8 ausgeübte
Kraft.
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Der das Einlaßventil 8 steuernde Steuerdruck kann durch jede beliebige
Druckquelle erzeugt werden. Dies kann beispielsweise eine mit der Exzenterwelle
6 angetriebene Innenzahnradpumpe sein.
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In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird der Steuerdruck durch eine
ständig wirkende Zylinder-Kolben-Einheit 10 erzeugt. Diese Zylinder-Kolben-Einheit
enthält einen in einer Zylinderbohrung 11 geführten Kolben 12, der durch eine Druckfeder
13 ständig an den Exzenter 5 angedrückt wird. Diese Zylinder-Kolben-Einheit 10 saugt
über ein Einlaßventil 14 Druckflüssigkeit aus einem Tank an, der durch Öffnungen
15 des Gehäuses 1 gebildet ist. Die Zylinder-Kolben
-Einheit 10
fördert über ein Auslaßventil 16 das Druckmittel in eine Steuerleitung 17. Die Steuerleitung
17 ist an einen Speicher 18 angeschlossen und durch ein Druckbegrenzungsventil 19
abgesichert (Fig. 3). Der Speicher 18 dient dazu, die Pulsation der Zylinder-Kolben-Einheit
10 auszugleichen. Das Druckbegrenzungsventil 19 begrenzt den Steuerdruck in der
Steuerleitung 17 auf einen Wert, der um beispielsweise 5 bar über dem für die Öffnung
des Einlaßventils 8 erforderlichen Druck liegt.
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An die Steuerleitung 17 sind Zweigleitungen 20A, 20B, 20C, usw. angeschlossen,
die mit den Zulaufräumen der Einlaßventile 8A, 8B, 8C, usw. der einzelnen Zylinder-Kolben-Einheiten
2A, 2B, 2C, usw. in Verbindung stehen.
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In den Zweigleitungen 20A, 20B, 20C sind einzeln betätigbare Schaltventile
21A, 21B, 21C angeordnet, in deren Neutralstellung die Zulaufräume der Einlaßventile
8A, 8B, 8C mit dem Behälter 15 verbunden sind. In ihrer Schaltstellung, die beispielsweise
durch Magnete einstellbar ist, stellen die Schaltventile 21A, 21B, 21C eine Verbindung
her von der Steuerleitung 17 zu den Zulaufräumen der Einlaßventile 8A, 8B, 8C.
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Die Zylinder-Kolben-Einheiten 2A, 2B, 2C fördern über ihre Auslaßventile
7A, 7B, 7C in getrennte Druckleitungen 22A, 22B, 22C, die durch entsprechende Sicherheitsventile
abgesichert sind.
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Die Druckleitungen 22A, 22B, 22C sind einzeln oder in Gruppen an verschiedene
Verbraucher 23A, 23B, 23C angeschlossen. Der Rücklauf von den Verbrauchern 23 erfolgt
über Rücklauf leitungen 24A, 24B, 24C in die entsprechenden Zweigleitungen 20.
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Bei einer Verwendung der Radialkolbenpumpe als Antriebseinrichtung
für den Antrieb von verschiedenen Arbeitsgeräten in Kraftfahrzeugen wird die Exzenterwelle
6 zweckmäßigerweise mit der Kurbelwelle des Motors drehfest verbunden. Die Radialkolbenpumpe
sitzt dann zwischen dem Schwungradgehäuse und der Kupplungsglocke
für
die Kupplung des Fahrzeuggetriebes. Dadurch wird in axialer Richtung von Motor und
Getriebe nur ein sehr kleiner Bauraum benötigt.
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Die Zylinder-Kolben-Einheiten 2 und 10 sind in dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 1 in einem gemeinsamen Pumpengehäuse 1 integriert. Es ist jedoch auch
möglich, die Zylinder-Kolben-Einheiten 25 separat auszuführen und einzeln auf eine
gemeinsame Grundplatte 26 aufzuschrauben (Fig. 2). Dabei können einzelne Einheiten
ohne Schwierigkeiten ausgetauscht werden und dadurch bestimmten Anforderungen an
die Leistungsaufnahme der Arbeitsgeräte angepaßt werden.
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Wegen der flachen, im wesentlichen scheibenartigen Form der Radialkolbenpumpe
ist es möglich, eine koaxiale Anordnung zwischen dem Motor und dem Getriebe eines
Fahrzeuges vorzusehen. In vorteilhafter Weise können die Anschlußmaße des Gehäuses
an die genormten Anschlußmaße von Motqr (Schwungradgehäuse) und Getriebe (Kupplungsglocke)
angepaßt werden. Ein Beispiel einer solchen Ausführung ist in Fig. 2 dargestellt.
Hierbei ist die Platte 26 mit einem Anschluß flansch 27 versehen, der in seinen
Anschlußmaßen den Maßen des strichpunktiert dargestellten Anschluß flansches 28
des nicht gezeigten Motors entspricht. Da somit die Motoranschlußmaße unverändert
sind, ist trotz des Zwischenschaltens der Radialkolbenpumpe der Anbau von unterschiedlichen
Kupplungen oder Getrieben möglich. Dies bedeutet, daß für unterschiedliche Geräte
immer die gleiche Antriebseinheit verwendet werden. kann.
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Im folgenden wird die Funktion der Radialkolbenpumpe näher erläutert:
In Neutralstellung der Schaltventile 21 fördert zunächst nur die Zylinder-Kolben-Einheit
10 und baut in der Steuerleitung 17 den erforderlichen Steuerdruck auf.
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Soll nun beispielsweise das Arbeitsgerät des Verbrauchers 23A in
Betrieb genommen werden, so wird das Schaltventil 21A verstellt und der Steuerdruck
aus der Steuerleitung 17 pflanzt sich durch
die Zweigleitung 20A
bis in den Zulaufraum des Einlaßventils 8A fort. Das Einlaßventil 8A wird geöffnet
und der Steuerdruck drückt den Kolben 3A an den Exzenter 5. Dadurch wird die Zylinder-Kolben-Einheit
2A in Betrieb genommen und fördert über das Auslaßventil 7A in die Leitung 22A zu
dem Verbraucher 23A. Der-Rücklauf von dem Verbraucher 23A erfolgt über die Rücklaufleitung
24A, so daß im wesentlichen ein geschlossenes hydrostatisches Antriebssystem besteht.
Die Zylinder-Kolben-Einheit 10 sorgt dann nur noch dafür, daß eventuell austretendes
Lecköl ersetzt wird und daß der Kolben 3A in Anlage an dem Exzenter 5 gehalten wird.
Soll der Verbraucher 23A abgeschaltet werden, so wird das Schaltventil 21A in seine
Neutralstellung zurückgestellt. Dadurch wird der geschlossene hydrostatische Kreislauf
des Verbrauchers 23A mit dem Behälter 15 verbunden, das Einlaßventil 8A bleibt geschlossen
und der Kolben 3A schiebt zum letzten Mal die von ihm geförderte Druckmittelmenge
durch das Auslaßventil 7A aus. Der Kolben 3A bleibt in seiner oberen Totganglage
stehen, da bei einer Zurückbewegung in Richtung zu dem Exzenter 5 ein Unterdruck
in dem Förderraum der Zylinder-Kolben-Einheit 2A entstehen würde. Der Kolben 3A
bleibt also in abgehobener Stellung, so daß die Zylinder-Kolben-Einheit 2A nicht
fördert und deshalb auch keine Leistung aufnimmt.
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Sollen weitere Verbraucher 23B oder 23C eingeschaltet werden, so
werden entsprechend weitere Schaltventile 21B oder 21C betätigt. Dabei wird immer
nur diejenige Druckmittelmenge gefördert, die für den Antrieb des den entsprechenden
Verbraucher 23 antreibenden Hydromotors benötigt wird.
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Bezugszeichen 1 Pumpengehäuse ZA, 2B, 2C Zylinder-Kolben-Einheit 3,
3A Kolben 4 Zylinderbohrung 5 Exzenter 6 Exzenterwelle 7A, 7B, 7C Auslaßventil 8A,
8B, 8C Einlaßventil 9 Druckfeder 10 Zylinder-Kolben-Einheit 11 Zylinderbohrung 12
Kolben 13 Druckfeder 14 Einlaßventil 15 öffnung = Tank 16 Auslaßventil 17 Steuerleitung
18 Speicher 19 Druckbegrenzungsventil 20A, 20B, 20C Zweigleitung 21A, 21B, 21C Schaltventil
22A, 22B, 22C Druckleitung 23A, 23B, 23C Verbraucher 24A, 24B, 24C Rücklaufleitung
25 Zylinder-Kolben-Einheit 26 Platte 27 Anschlußflansch 28 Anschluß flansch