DE3721643A1 - Oelpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ölpumpe mit den Merk­ malen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bei Motorsägen ist es bekannt, die an einem Schwert umlaufend geführte Sägekette mit Schmieröl zu versorgen. Dazu weist die Motorsäge eine Ölpumpe auf, die das Schmieröl aus einem Vorratsbehälter zu der Schmierstelle fördert. Die Ölpumpe besitzt einen in einem Pumpenzylinder des Pumpengehäuses drehbar gelagerten Pumpenkolben, der ein Zahnrad aufweist, in das eine vom Motor getriebene An­ triebsschnecke eingreift. An einem Ende des Pumpenkolbens befindet sich eine schräg zur Kolbenachse verlaufende Steuerfläche, an der ein kugelförmiger Kopf eines Steuerbolzens anliegt. Der Pumpenkolben wird durch die Kraft einer Schraubenfeder ständig gegen den Steuerbolzen gedrückt. Beim Drehen des Pumpenkolbens wird dieser aufgrund der schräg liegenden Steuerfläche im Pumpenzylinder gegen die Kraft der Schrauben­ feder axial verschoben (Druckhub). Das axiale Zurückschieben (Saughub) des Pumpenkolbens erfolgt über die Schraubenfeder. Durch Verdrehen des sich quer zur Kolbenachse erstreckenden, als Gewinde­ schraube ausgeführten Steuerbolzens kann der Hub des Pumpenkolbens verändert werden.

Die Schraubenfeder muß so stark ausgelegt werden, daß die Steuerfläche des Pumpenkolbens auch bei hohen Drehzahlen nicht vom Steuerbolzen abhebt. Aufgrund der großen Federdruckkraft tritt eine verhältnismäßig große Schwergängigkeit auf. Es werden daher hohe Antriebskräfte benötigt. Dadurch werden die Verzahnungsteile erheblich be­ lastet und unterliegen einem hohen Verschleiß. Der Pumpenkolben ist zudem nur mit einem Teil, also einseitig im Pumpenzylinder gelagert, während das andere Ende freiliegt. Durch die federkraft­ bedingte Schwergängigkeit und den Verzahnungsan­ trieb wird der einseitig gelagerte Pumpenkolben aus seiner Längsachse gebogen, so daß der Pumpen­ zylinder so weit ausschlagen bzw. auslaufen kann, daß der Pumpenkolben nicht mehr genau geführt wird und die Funktion beeinträchtigt ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorbeschriebenen Nachteile zu vermeiden und eine gattungsgemäße Ölpumpe mit den Merkmalen des Ober­ begriffs des Anspruchs 1 dahingehend weiterzu­ bilden, daß eine federkraftfreie, reibungsarm leichtgängige Kolbenhub-Zwangssteuerung und eine verbiegungsfrei sichere Axiallagerung des Pumpen­ kolbens erzielt wird.

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

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind den Merkmalen der Unteran­ sprüche, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung bevorzugte Ausführungsformen als Bei­ spiel zeigt. Es stellen dar:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Arbeitsgerät mit einer geschnitten dargestellten Ölpumpe in Seitenansicht,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Ölpumpe gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung in ge­ schnittener Seitenansicht,

Fig. 3 die Ölpumpe gemäß der Schnittlinie III-III der Fig. 2 in Vorderansicht,

Fig. 4 einen Teil der Ölpumpe gemäß Fig. 2 mit maximal eingestelltem Kolbenhub,

Fig. 5 einen Teil des Pumpenkolbens der Ölpumpe mit zugehörigem Steuerbolzen in Ansicht gemäß dem Pfeil V der Fig. 4,

Fig. 6 einen Teil der Ölpumpe in geschnittener Seitenansicht ähnlich Fig. 4, jedoch mit minimaler Kolbenhubeinstellung,

Fig. 7 einen Teil des Pumpenkolbens mit dem zuge­ hörigen Steuerbolzen in minimaler Kolben­ hubeinstellung in Sicht des Pfeils VII der Fig. 6,

Fig. 8 den Steuerbolzen der Ölpumpe gemäß Fig. 4 in Seitenansicht,

Fig. 9 den Steuerbolzen gemäß Fig. 8 in Sicht auf die vordere (obere) Stirnseite,

Fig. 10 einen anderen erfindungsgemäßen Steuer­ bolzen der Ölpumpe in Seitenansicht,

Fig. 11 den Steuerbolzen gemäß Fig. 10 in Sicht auf die vordere (obere) Stirnseite,

Fig. 12 einen Steuerzapfen eines anderen er­ findungsgemäßen Steuerbolzens in ver­ größerter Darstellung in Seitenansicht und

Fig. 13 den Steuerzapfen der Fig. 12 in Drauf­ sicht.

Das in der Fig. 1 dargestellte Arbeitsgerät ist als von Hand zu führende Motorkettensäge 1 ausge­ bildet, die einen hier nicht näher dargestellten Antriebsmotor in einem Gerätegehäuse 2 aufweist, das einen hinteren Griff 3, einen vorderen Bügel­ griff 4 und einen Schutzschild 5 besitzt. An den vorderen (rechten) Teil der Motorkettensäge 1 kann eine hier nicht dargestellte schwertähnliche Führungsschiene anmontiert werden, an der eine endlos umlaufende Sägekette gleitend geführt ist. Zur Erzielung einer reibungsarmen Kettenführung kann der Führungsschiene Schmieröl zugeführt werden, das aus einem Vorratsbehälter heraus mittels einer Ölpumpe 6 gefördert wird, die im Gerätegehäuse 2 angeordnet ist.

Die Ölpumpe 6 besitzt ein Pumpengehäuse 7, das einen Pumpenzylinder 8, eine Saugleitung 9 und eine Druckleitung 10 aufweist. Der Pumpenzylinder 8 kann vorn über einen Stopfen 11 verschlossen sein. In dem Pumpenzylinder 8 ist ein Pumpenkolben 12 gelagert, der ein Zahnrad 13 aufweist, in das eine vom Motor der Sägekette angetriebene Schnecke ein­ greift, so daß der Pumpenkolben 12 um seine Längsachse gedreht wird.

An das Zahnrad 13 schließt sich in axialer Ver­ längerung des Pumpenkolbens 12 eine Achswelle 14 und an diese ein Lagerbund 15 an. Der Lagerbund 15, dessen Durchmesser etwa dem Durchmesser des Zahn­ rads 13 entspricht, ist in einer Lagerbohrung 16 des Pumpengehäuses 7 weitgehend spielfrei gelagert, so daß der Pumpenkolben 12 sowohl vorn im Pumpen­ zylinder 8 als auch an seinem hinteren Ende sicher abgestützt und geführt ist. Aufgrund dieser doppelten bzw. zweiseitigen Lagerung des Pumpen­ kolbens 12 werden etwaige durch den Zahntrieb auf­ gebrachte Querkräfte sicher aufgenommen, wodurch eine einwandfreie axiale Lagerung des Pumpen­ kolbens 12 und eine verschleißarme Dauerfunktions­ tüchtigkeit gewährleistet ist. Die Lagerbohrung 16 kann hinten über einen Verschlußdeckel 17 abge­ dichtet sein.

Die Achswelle 14 ist im Durchmesser etwa um die Hälfte kleiner als der Pumpenkolben 12. Das Zahnrad 13 und der Lagerbund 15 können im Durch­ messer etwa dreimal größer sein als die Achswelle 14. Zwischen dem Zahnrad 13 und dem Lagerbund 15 ist eine Steuernut 18 ausgebildet, deren Nut­ grund von der Achswelle 14 gebildet ist. An den Seiten ist die Steuernut 18 von einer ersten Steuerfläche 19, die an der einen Stirnseite des Zahnrads 13 ausgebildet ist, und einer zweiten Steuerfläche 20, die am Lagerbund 15 sich befindet, begrenzt. Der Außendurchmesser der Steuerflächen 19, 20 entspricht etwa dem des Zahnrads 13. Die beiden Steuerflächen 19, 20 liegen parallel zuein­ ander, verlaufen aber, wie die Fig. 2 und 4 bis 7 deutlich zeigen, schräg zur Längsachse des Pumpen­ kolbens 12, wobei der Neigungswinkel vorzugsweise etwa vier bis zehn Grad betragen kann.

Das Pumpengehäuse 7 weist etwa in der Ebene der Steuernut 18 in einem Vorsprung 21 eine Bohrung 22 auf, deren Achse vorzugsweise senkrecht zur Längs­ achse des Pumpenkolbens 12 sich erstreckt. In der Bohrung 22 des Vorsprungs 21 ist ein Steuerbolzen 23 gelagert, der mit einem Steuerzapfen 24 in die Steuernut 18 eingreift, wobei die Stirnseite 25 des Zapfens 24 nahe der Achswelle 14 sich befindet.

An dem dem Steuerzapfen 24 gegenüberliegenden äußeren Ende des Steuerbolzens 23 befindet sich ein Kopf 26, der einen als Schlitz ausgeführten Betätigungseingriff 27 aufweist, in den ein Schraubendreher einsteckbar ist. Außerdem besitzt der Kopf 26 eine Anschlagfläche 28. Der Vorsprung 21, in dem der Steuerbolzen 23 um seine Achse dreh­ bar gelagert ist, weist vorn einen etwa zapfen­ förmigen Anschlag 29 auf, der in die zur Bildung der Anschlagfläche 28 in den Kopf 26 eingebrachte winkelförmige Aussparung 30 hineinragt. Durch den am Pumpengehäuse 7 integrierten Anschlag 29 wird die Verdrehung des Steuerbolzens 23 im Winkel von 90° begrenzt, wobei in der jeweiligen Schwenkendposition die Anschlagfläche 28 des Kopfes 26 am Anschlag 29 zur Anlage gelangt, so daß ein Weiterdrehen des Steuerbolzens 26 verhindert ist. Der Steuerbolzen 23 kann im Bereich zwischen den beiden 90°-Schwenkendpositionen auch stufenlos in jede andere Zwischenposition gedreht werden.

Um den in der Bohrung 22 des Vorsprungs 21 dreh­ bar gelagerten Steuerbolzen 23 gegen Axialver­ schiebung zu sichern, kann ein bevorzugt als Spannhülse ausgeführter Querstift 31 vorgesehen sein, der in ein in den Vorsprung 21 eingebrachtes Loch eingesteckt ist und in eine Umfangsnut 32 des Steuerbolzens 23 eingreift. Außerdem kann eine Dichtung 33 vorgesehen sein, die bevorzugt als gummielastischer O-Ring ausgeführt ist und in einer Ringnut 34 des Steuerbolzens 23 gelagert sein kann. Die Elastomer-Dichtung 33 liegt an der Wand der Bohrung 22 an und bewirkt nicht nur eine Ab­ dichtung, sondern auch eine Selbsthemmung des Steuerbolzens 23, so daß dieser in jeder einge­ stellten Position verbleibt und sich während des Säge- und Pumpenbetriebs nicht selbsttätig verlagert.

Für die stufenlose Einstellung des Pump- bzw. Kolbenhubs weist der Zapfen 24 des Ausführungs­ beispiels der Fig. 2 und 4 bis 9 sowie 12 und 13 zwei Steuerwulste 35, 36 auf, die als zweigängiges Schraubengewinde bzw. Steilgewinde ausgeführt sein können. Die Steuerwulste 35, 36 sind am Umfang des Zapfens 24 einander diametral gegenüberliegend so ausgebildet und bemessen, daß die beiden Steuer­ flächen 19, 20 des Pumpenkolbens 12 weitgehend spielfrei an den Steuerwulsten 35, 36 anliegen. Dadurch ist eine zwangsgeführte Kolbenhubsteuerung gegeben, die äußerst exakt und totgangfrei arbeitet und außerdem reibungsarm leichtgängig funktioniert, so daß eine verschleißarme Dauerfunktionstüchtig­ keit auch bei hohen Drehzahlen und großem Pumpen- Kolbenhub gewährleistet ist.

Die steilgewindeförmigen Steuerwulste 35, 36 können zweckmäßig so ausgeführt sein, daß ihre Gewindesteigung etwa gleich oder größer als der Durchmesser des Zapfens 24 ist. Den Ausführungs­ beispielen der Fig. 2 und 4 bis 9 ist zu ent­ nehmen, daß die beiden Steuerwulste 35, 36 be­ züglich der Achse des Steuerbolzens 23 vorteil­ haft gleich ausgebildet sein können. Die Breite der Steuerflächen 19, 20, gemessen vom Außendurch­ messer bis zur Achswelle 14, und damit die Tiefe der Steuernut 18, kann zweckmäßig so bemessen sein, daß sie gleich oder größer ist als ein Viertel der Gewindesteigung der Steuerwulste 35, 36. Dadurch ist gewährleistet, daß sowohl in der maximalen Kolbenhubeinstellung des Steuerbolzens 23 gemäß Fig. 4 und 5 als auch in der minimalen Kolbenhub­ einstellung des um 90° verdrehten Steuerbolzens 23 gemäß Fig. 6 und 7 die beiden Steuerwulste 35, 36 stets an den beiden Steuerflächen 19, 20 anliegen. ln der maximalen Kolbenhubeinstellung gemäß Fig. 2, 4 und 5 sind die beiden Steuerwulste 35, 36 in etwa punkt- oder linienförmiger Berührung mit den Steuerflächen 19, 20 in der Nähe des Flächen­ außenrandes (großer Radius). In der minimalen Kolbenhubeinstellung des Steuerbolzens 23 gemäß Fig. 6 und 7 liegen die der Stirnseite 25 zuge­ wandten Enden der Steuerwulste 35, 36 linien- oder punktförmig an den Steuerflächen 19, 20 in der Nähe der Achswelle 14 an (kleiner Radius).

Nach einer anderen bevorzugten Ausführung gemäß Fig. 12 und 13 kann es günstig sein, die einander diametral gegenüberliegenden Steuerwulste 35, 36 verschieden auszubilden, so daß der Steuerzapfen 24 exzentrisch ist. Die steilgewindeförmigen Steuerkurvenstücke bzw. Steuerwulste 35, 36 können dabei derart ausgebildet sein, daß an der Stirnseite 25 des Zapfens 24 das Ende des einen Steuerwulstes 35 ausgehend von der Mittenachse des Zapfens 24 eine größere radiale Erstreckung hat als das Ende des gegenüberliegenden anderen Steuerwulstes 36. Dadurch liegt der weiter herausgeführte Wulstansatz 35 in jeder Stellung des Steuerbolzens 23 an mindestens einer der beiden Steuerflächen 19, 20 ständig an, so daß ein Totgang des Pumpenkolbens 12 bzw. Totraum im Pumpenzylinder 8 weitgehend vermieden ist.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 und 11 kann es auch vorteilhaft sein, am Zapfen 24 des Steuerbolzens 23 statt der Steuerwulste zwei Steuernocken 37, 38 vorzusehen. Die Steuernocken 37, 38 sind in Achsrichtung des Steuerbolzens 23 hintereinander angeordnet und besitzen vorzugweise eine ovale Konfiguration. Wenn der Steuerbolzen 23 in der Bohrung 22 des Pumpengehäuses 7 montiert ist, befindet sich der an der Stirnseite 25 be­ findliche vordere Steuernocken 37 am Grund der Steuernut 18 nahe der Achswelle 14. Der andere ovale Steuernocken 38, der gegenüber dem ovalen Steuernocken 37 um 90° versetzt ist, befindet sich dabei in der Nähe des Außenumfangs der Steuer­ flächen 19, 20. Insbesondere der Fig. 11 ist zu ent­ nehmen, daß es dabei vorteilhaft sein kann, den der Achswelle 14 naheliegenden ovalen Steuer­ nocken 37 am Zapfen 24 so vorzusehen, daß er be­ züglich der Achse des Steuerbolzens 23 exzentrisch angeordnet ist.

Claims (12)

1. Ölpumpe für ein motorisch angetriebenes Arbeits­ gerät, insbesondere handgeführte Motorkettensäge (1), mit einem in einem Pumpengehäuse (7) ange­ triebenen und in einem Pumpenzylinder (8) drehbar gelagerten Pumpenkolben (12), der für den Pumphub einen Steuerteil mit einer ersten Steuerfläche (19) aufweist, an der ein Steuerbolzen (23) anliegt, über den der Hub des Pumpenkolbens (12) verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der der ersten Steuerfläche (19) gegenüberliegenden Seite des Steuerbolzens (23) eine parallele zweite Steuerfläche (20) vorgesehen ist, die an einem Lagerbund (15) ausgebildet ist, der an einem dem Pumpenzylinder (8) abgewandten Ende des Pumpen­ kolbens (12) angeordnet und in einer Lagerbohrung (16) des Pumpengehäuses (7) drehbar abgestützt ist.

2. Ölpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerbolzen (23) einen in eine von den beiden Steuerflächen (19, 20) des Pumpenkolbens (12) begrenzte Nut (18) eingreifenden Zapfen (24) aufweist.

3. Ölpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Zapfen (24) des Steuerbolzens (23) an gegenüberliegenden Seiten zwei Steuerwulste (35, 36) ausgebildet sind, an denen die beiden Steuerflächen (19, 20) des Pumpen­ kolbens (12) weitgehend spielfrei geführt sind.

4. Ölpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der schraubgewindeförmigen Steuerwulste (35, 36) etwa gleich oder größer als der Durchmesser des Zapfens (24) ist.

5. Ölpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Tiefe der Nut (18) bzw. Breite der Steuerflächen (19, 20) bis zu einer den Nutgrund bildenden Achswelle (14), die den Lagerbund (15) mit dem Pumpenkolben (12) verbindet, mindestens ein Viertel der Steigung der Steuerwulste (35, 36) des Zapfens (24) ist.

6. Ölpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die am Zapfen (24) diametral gegenüberliegenden Steuerwulste (35, 36) bezüglich der Achse des Steuerbolzens (23) gleich ausgebildet sind.

7. Ölpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (24) des Steuerbolzens (23) an der der Achswelle (14) zuge­ wandten Stirnseite (25) derart exzentrisch ist, daß die radiale Erstreckung des einen Steuerwulstes 35 größer ist als die des diametral gegenüber­ liegenden anderen Steuerwulstes (36) (Fig. 12 und 13).

8. Ölpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (24) des Steuerbolzens (23) zwei in Achsrichtung hinter­ einander angeordnete, vorzugsweise ovale Steuer­ nocken (37, 38) aufweist, wobei der eine Steuer­ nocken (37) an der der Achswelle (14) zugewandten Stirnseite (25) und der andere Steuernocken (38) in der Nähe des Außenumfangs der Steuerflächen (19, 20) vorgesehen ist (Fig. 10 u. 11).

9. Ölpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der der Achswelle (14) des Pumpenkolbens (12) nächstliegende Steuernocken (37) am Zapfen (24) bezüglich der Achse des Steuerbolzens (23) ex­ zentrisch angeordnet ist.

10. Ölpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem in einer Bohrung (22) des Pumpengehäuses (7) gelagerten Steuer­ bolzen (23), der für die Verstellung des Pump­ hubs vorzugsweise um 90° um seine Längsachse ver­ drehbar ist, ein am Pumpengehäuse (7) angeordneter, den Drehwinkel begrenzender Anschlag (29) zuge­ ordnet ist.

11. Ölpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerbolzen (23) an dem dem Zapfen (24) gegenüberliegenden Ende einen Kopf (26) mit einem vorzugsweise schlitzförmigen Betätigungseingriff (27) für die Verdrehung und eine gegen den Anschlag (29) schwenkbare Anschlag­ fläche (28) aufweist.

12. Ölpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß der Steuerbolzen (23) in der Bohrung (22) des Pumpengehäuses (7) über einen in eine Umfangsnut (32) eingreifenden Querstift (31) gegen Axialverschiebung gesichert und über eine in einer Rungnut (34) gelagerte, vorzugsweise als O-Ring ausgeführte Dichtung (33) abgedichtet ist.