DE4033105A1

DE4033105A1 - Hydraulikanlage

Info

Publication number: DE4033105A1
Application number: DE19904033105
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Kahrs; Franz Fleck; Gerhard Kunz; Winfried Huthmacher
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1990-10-18
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1992-04-30

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikanlage mit einer von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Hydraulikpumpe, ins besondere für Kraftfahrzeuge. Hydraulikanlagen dieser Art sind allgemein bekannt. Sie werden beispielsweise in Bauma schinen und in Kraftfahrzeugen eingesetzt. In Kraftfahrzeu gen dienen Hydraulikanlagen vornehmlich zur Unterstützung der Lenk- und Bremsbetätigung. Bekannte Hydraulikanlagen dieser Art arbeiten in der Regel mit einem besonderen Be triebsmedium, welches in einem eigens dafür vorgesehenen Behälter bereitgehalten wird, aus dem eine Hydraulikpumpe das Betriebsmedium entnimmt und in den es aus der Hydraulikanlage wieder zurückgeleitet wird. Dies bedingt einen erheblichen Bauaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hydraulikan lage mit einer von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Hydraulikpumpe zu schaffen, die aus dem Schmierkreislauf des Verbrennungsmotors mit Betriebsmedium gespeist wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Saugseite der Hydraulikpumpe an ein Zwischenreservoir mit freiem Überlauf angeschlossen ist, in das von der Schmier druckpumpe des Verbrennungsmotors Betriebsmedium aus dem Schmierkreislauf gefördert wird, wobei der Rücklauf aus der Hydraulikanlage in die Schmiermittelwanne des Verbrennungs motors mündet.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß der Hydraulikanlage frisch gefördertes und damit auch gefiltertes Schmiermittel als Betriebsmedium zugeführt wird, ohne daß die betriebsbe dingten Druckschwankungen im Schmierkreislauf des Verbren nungsmotors auf das Ansaugverhalten der Pumpe der Hydraulikanlage übertragen werden. Das Zwischenreservoir läßt sich an einer günstigen Stelle innerhalb oder außerhalb des Verbrennungsmotors anordnen und bietet dadurch dem Konstrukteur viele Möglichkeiten für die Anordnung und den Antrieb der Hydraulikpumpe. Der Bau aufwand für das Bevorraten und Rückführen eines gesonderten Betriebsmediums entfällt. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Hydraulikanlage, wenn sie zur Betätigung von Stellorganen innerhalb des Verbrennungsmotors, bei spielsweise zur Motorsteuerung dient, da dann das Betriebs mittel über die für das Schmiermittel vorgesehenen Rück laufkanäle des Verbrennungsmotors zur Schmiermittelwanne zurückgeleitet werden kann.

Um die dem Zwischenreservoir zugeführte Betriebsmittelmenge auf das erforderliche Maß zu begrenzen, kann erfindungsge maß in der Verbindungsleitung vom Schmierkreislauf zum Zwi schenreservoir eine Drosselblende vorgesehen sein.

Da das Zwischenreservoir drucklos bleibt, bietet die erfin dungsgemäße Hydraulikanlage weiterhin die Möglichkeit, die Fördermenge der Hydraulikpumpe durch Saugdrosselung zu regeln. Eine solche Regelung ist bei einem Antrieb durch einen Verbrennungsmotor sehr vorteilhaft, um die Förder menge der Hydraulikpumpe bei höheren Motordrehzahlen weit gehend verlustfrei zu begrenzen.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, daß das Zwischenreservoir durch eine Kammer im Gehäuse der Hydraulikpumpe gebildet ist, in die der Saugkanal der Hydraulikpumpe mündet und die an eine Druckleitung des Schmierkreislaufs angeschlossen ist und eine mit dem Innen raum des Verbrennungsmotors verbundene Überlaufbohrung hat. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Hydraulikpumpe an das Gehäuse des Verbrennungsmotors angeflanscht ist, wobei das Pumpengehäuse eine Öffnung im Motorgehäuse nach außen verschließt, durch die die Hydraulikpumpe mit einer Antriebswelle des Verbrennungsmotors gekuppelt und an den Schmierkreislauf angeschlossen ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen einfachen Aufbau der Hydraulikanlage und eine einfache Ausgestaltung der Hydraulikpumpe, da an die ser auftretende Leckverluste unmittelbar in den Innenraum des Verbrennungsmotors geleitet werden können, so daß eine besondere Abdichtung der Hydraulikpumpe entbehrlich ist.

Als vorteilhaft für die erfindungsgemäße Hydraulikanlage hat sich eine innenbeaufschlagte Radialkolbenpumpe erwiesen mit einer im Pumpengehäuse ausgebildeten, zum Motorgehäuse offenen Ausnehmung, in der der Rotor angeordnet ist und die zum Motorgehäuse hin durch eine zumindest im radial äußeren Bereich den Rotor von außen überdeckende Stauscheibe ver schlossen ist, die eine zentrale Öffnung für die den Rotor mit der Antriebswelle verbindende Kupplung aufweist. Diese Ausgestaltung der Hydraulikpumpe zeichnet sich in erster Linie durch einen geringen Bauaufwand aus, da ein dichter Verschluß auf einer Seite des Pumpengehäuses entfällt. Durch die Anordnung der Stauscheibe wird ferner ein Ansau gen von Luft über die Kolbenspalte vermieden, so daß eine luftfreie Förderung des Betriebsmediums und damit eine Reduzierung der Pumpengeräusche gewährleistet ist. Auch die Alterung des Betriebsmediums wird durch eine luftfreie För derung erheblich vermindert.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen

Fig. 1 einen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Hydrau likanlage und

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer an einem Motorge häuse angeflanschten Radialkolbenpumpe mit inte griertem Zwischenreservoir für die Anwendung in einer Hydraulikanlage gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt in gestichelter Darstellung einen Teil des Schmierkreislaufs eines Verbrennungsmotors mit einer Schmiermittelwanne 1, eine Schmierdruckpumpe 2, einem Fil ter 3 und einer Schmierdruckleitung 4. Von der Schmier druckleitung 4 zweigt eine Förderleitung 5 mit einer Dros selblende 6 ab, die in ein Zwischenreservoir 7 mit einem Überlauf 8 mündet. Das Zwischenreservoir 7 ist Teil einer Hydraulikanlage, die eine sauggeregelte Hydraulikpumpe 9, ein Druckbegrenzungsventil 10, ein elektromagnetisch betä tigbares Steuerventil 11 und einen Stellzylinder 12 umfaßt. Die Saugseite der Hydraulikpumpe 9 ist über eine Drossel blende 13 zur Saugregelung der Fördermenge an das Zwischen reservoir 7 angeschlossen. Die Druckseite der Hydraulik pumpe 9 steht unmittelbar mit der Kolbenstangenseite des Stellzylinders 12 in Verbindung. Zur Ausführung von Stell bewegungen wird die kolbenstangenfreie Seite des Stellzy linders 12 durch das Steuerventil 11 entweder mit der Druckseite der Hydraulikpumpe 9 oder über eine Rücklauflei tung 14 mit der Schmiermittelwanne 1 verbunden. In der Ruhestellung ist das Steuerventil 11 gesperrt und der Kol ben des Stellzylinders 12 wird in der jeweils erreichten Stellung durch Druckbeaufschlagung aufgehalten. Vom Druck begrenzungsventil 10 führt ebenfalls eine Rücklaufleitung 15 zur Schmiermittelwanne 1.

Mit der beschriebenen hydraulischen Anlage läßt sich der Schmierkreislauf eines Verbrennungsmotors trotz seiner durch die Motordrehzahl und die Betriebstemperatur erhebli chen Schwankung des Betriebsdrucks vorteilhaft nutzen, um eine vom Verbrennungsmotor angetriebenen Hydraulikpumpe 9 mit Betriebsmittel zu versorgen. Das drucklose Zwischenre servoir 7 ermöglicht eine Saugdruckregelung der Hydraulik pumpe 9, so daß die Fördermenge der Hydraulikpumpe 9 auf einfache und verlustarme Weise trotz großer Drehzahlschwan kungen des Pumpenantriebs auf einen geeigneten Maximalwert begrenzt werden kann.

In Fig. 2 ist eine für die beschriebene Hydraulikanlage geeignet Ausführung einer Hydraulikpumpe 9 dargestellt. Die als Radialkolbenpumpe ausgebildete Hydraulikpumpe 9 weist ein im wesentlichen scheibenförmiges Pumpengehäuse 16 auf, das an das Motorgehäuse 17 eines Verbrennungsmotors ange flanscht ist und eine Öffnung 18 im Motorgehäuse 17 nach außen verschließt. Das Pumpengehäuse 16 weist eine durchge hende Längsbohrung 19 und eine sich daran anschließende zylindrische Ausnehmung 20 auf. In der Längsbohrung 19 ist ein Steuerzapfen 21, beispielsweise durch Einpressen, befe stigt, der in die Ausnehmung 20 hineinragt. Auf dem Steuer zapfen 21 ist in der Ausnehmung 20 ein Rotor 22 drehbar gelagert, in dem mehrere, radial ausgerichtete Zylinderboh rungen 23 ausgebildet sind, in denen Kolben 24 gleiten. Die Kolben 24 stützen sich mit ihren radial äußeren Enden an der Innenfläche eines Hubrings 25 ab, der mittels eines Wälzlagers exzentrisch zum Steuerzapfen 21 in der Ausneh mung 20 drehbar gelagert ist. Im Steuerzapfen 21 sind in der Ebene der Zylinderbohrungen 23 Steuerschlitze 26, 27 ausgebildet, die bei Drehung des Rotors 22 nacheinander über radiale Anschlußbohrungen mit den einzelnen Zylinder bohrungen 23 in Verbindung treten. Der Steuerschlitz 26 befindet sich im Saugbereich der Kolben 24 und ist an einen in Längsrichtung im Steuerzapfen 21 verlaufenden Saugkanal 28 angeschlossen. Über eine Ansaugbohrung 29 ist der Saug kanal 28 mit einem Zwischenreservoir 30 verbunden, das durch eine Kammer des Gehäuses 16 gebildet wird. Der Steuerschlitz 27 liegt im Druckbereich der Kolben 24 und ist über einen parallel zum Saugkanal 28 im Steuerzapfen 21 ausgebildeten Druckkanal 31 mit einer Ringnut 32 verbunden, von der außerhalb der Zeichnungsebene eine Bohrung zu einem Druckanschluß der Hydraulikpumpe führt.

Der Rotor 22 wird über eine Kupplung 33 von einer Welle 34, z. B. der Nockenwelle des Verbrennungsmotors angetrieben. Die Kupplung 33 besteht aus einem Ring mit axialen Zapfen. Radial außerhalb der Kupplung 33 ist die Ausnehmung 20 durch eine aus einem dünnen Blech geformte Stauscheibe 35 verschlossen, die in die Ausnehmung 20 eingepreßt ist und an einer Stufenfläche der Ausnehmung 20 anliegt. Die Stau scheibe 35 umschließt den radial äußeren Bereich des Rotors 22 und dient für diesen wie auch für den Hubring 25 als Anlaufscheibe zur Begrenzung der Bewegung in axialer Rich tung. Durch die Stauscheibe 35 wird das Betriebsmittel zurückgehalten, welches infolge Leckage an den Kolben 24 und am Steuerzapfen 21 entweicht. Hierdurch sind die radial äußeren Enden der Zylinderbohrungen 23 von Betriebsmedium bedeckt und es wird verhindert, daß bei steigendem Saugun terdruck bei Einsetzen der Saugdruckregelung über den Kol benspalt Luft angesaugt werden kann. Überschüssiges Betriebsmedium kann durch die zentrale, für die Kupplung 33 vorgesehene Bohrung in der Stauscheibe 35 in das Innere des Motorgehäuses 17 ablaufen.

Daa Zwischenreservoir 30 ist in der Zeichnung im Quer schnitt dargestellt und erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zur Zeichnungsebene. Die Ansaugbohrung 29 mündet in das Zwischenreservoir 30 in Bodennähe. Oberhalb der Ansaugbohrung 29 wird dem Zwischenreservoir 30 über die von der Schmierdruckleitung 4 abgezweigte Förderleitung 5 Betriebsmittel zugeführt. Die Förderleitung 5 steht mit dem Zwischenreservoir 30 über eine Drosselblende 36 in Verbin dung, die in einem Deckel 37 des Zwischenreservoirs 30 vor gesehen ist. Durch eine Querbohrung 38 wird der aus der Drosselblende 36 austretende Betriebsmittelstrom um 90° zum Boden des Zwischenreservoirs 30 hin umgelenkt. Durch die Drosselblende 36 wird die dem Zwischenreservoir 30 zuge führte Betriebsmittelmenge begrenzt. Oberhalb der Drossel blende 36 und seitlich versetzt zu dieser befindet sich in dem Deckel 37 eine Überlaufbohrung 39, durch die überschüs siges Betriebsmittel aus dem Zwischenreservoirs 30 zum Innenraum des Motorgehäuses 17 hin abfließen kann. Die Überlaufbohrung 39 ist so hoch über der Ansaugbohrung 29 angeordnet, daß bei allen Betriebsbedingungen, die bei einem Einbau des Verbrennungsmotors in ein Fahrzeug auftre ten können, wie Bremsen, Beschleunigen, Kurvenfahrt, Schüt teln, Schräglagen, die Ansaugbohrung 29 immer mit Betriebs mittel bedeckt bleibt. Auch die Drosselblende 36 ist so hoch angeordnet, daß das Zwischenreservoir 30 bei abge stelltem Motor und unterbrochener Schmierdruckzuführung gefüllt bleibt und nicht über die Förderleitung 5 leerlau fen kann.

Die beschriebene Hydraulikanlage und die Hydraulikpumpe eignen sich vor allem für eine Anwendung in Personen- und Lastwagen sowie in selbstfahrenden Arbeitsmaschinen. Eine bevorzugte Anwendung sind hydraulische Verstelleinrichtun gen für die Steuerung des Verbrennungsmotors, beispiels weise zum Verstellen der Nockenwelle.

Bezugszeichenliste

1 Schmiermittelwanne
2 Schmierdruckpumpe
3 Filter
4 Schmierdruckleitung
5 Förderleitung
6 Drosselblende
7 Zwischenreservoir
8 Überlauf
9 Hydraulikpumpe
10 Druckbegrenzungsventil
11 Steuerventil
12 Stellzylinder
13 Drosselblende
14 Rücklaufleitung
15 Rücklaufleitung
16 Pumpengehäuse
17 Motorgehäuse
18 Öffnung
19 Längsbohrung
20 Ausnehmung
21 Steuerzapfen
22 Rotor
23 Zylinderbohrung
24 Kolben
25 Hubring
26 Steuerschlitz
27 Steuerschlitz
28 Saugkanal
29 Ansaugbohrung
30 Zwischenreservoir
31 Druckkanal
32 Ringnut
33 Kupplung
34 Welle
35 Stauscheibe
36 Drosselblende
37 Deckel
38 Querbohrung
39 Überlaufbohrung

Claims

1. Hydraulikanlage mit einer von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Hydraulikpumpe, insbesondere für Kraft fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugseite der Hydraulikpumpe (9) an ein Zwischenreservoir (7, 30) mit freiem Überlauf (8, 39) angeschlossen ist, in das von der Schmierdruckpumpe (2) des Verbrennungsmotors Betriebsmedium aus dem Schmierkreislauf (4) gefördert wird, wobei der Rücklauf (14, 15) aus der Hydraulikan lage in die Schmiermittelwanne (1) des Verbrennungsmo tors mündet.

2. Hydraulikanlage nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Förderleitung (5) vom Schmier kreislauf zum Zwischenreservoir (7, 30) eine Drossel blende (6) vorgesehen ist.

3. Hydraulikanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge der Hydraulikpumpe (9) durch Saugdrosselung geregelt wird.

4. Hydraulikanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenreservoir (30) durch eine Kammer im Gehäuse (16) der Hydraulik pumpe (9) gebildet ist, in die der Saugkanal (28) der Hydraulikpumpe (9) mündet und die an eine Förderleitung (5) des Schmierkreislaufs angeschlossen ist und eine mit dem Innenraum des Verbrennungsmotors verbundene Überlaufbohrung (39) hat.

5. Hydraulikanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (9) an das Motorgehäuse (17) des Verbrennungsmotors ange flanscht ist, wobei das Pumpengehäuse (16) eine Öffnung (18) im Motorgehäuse (17) nach außen verschließt, durch die die Hydraulikpumpe (9) mit einer Antriebswelle (34) des Verbrennungsmotors gekuppelt und an den Schmier kreislauf angeschlossen ist.

6. Hydraulikanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (9) eine innenbeaufschlagte Radialkolbenpumpe mit einer im Pumpengehäuse (16) ausgebildeten, zum Motorgehäuse (17) offenen Ausnehmung (20) ist, in der der Rotor (22) angeordnet ist und die zum Motorgehäuse (17) hin durch eine zumindest im radial äußeren Bereich den Rotor (22) von außen überdeckende Stauscheibe (35) verschlossen ist, die eine zentrale Öffnung für die den Rotor (22) mit der Antriebswelle (34) verbindende Kupplung (33) aufweist.