DE4123380C2 - Radialkolbenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe, die in einem Pumpengehäuse mindestens einen durch einen Exzenter betätigbaren Förderkolben enthält. Die Förderkolben tauchen in einen ölgefüllten Exzenterraum ein und saugen über einen aus seitlichen Einlaßöffnungen bestehenden Ansaugweg Drucköl an. Die Förderkolben verdrängen das Öl durch quer­ liegende Auslaßbohrungen zu einem Verbraucher. Die Auslaß­ bohrungen sind durch Rückschlagventile verschlossen.

Aus der PCT-Veröffentlichung WO 90/02876 A1 ist bereits eine derartige Radialkolbenpumpe bekannt, deren Förderkolben über in der Nähe ihres Kolbenbodens liegende Einlaßbohrungen Drucköl ansaugen und über Auslaßbohrungen, die oberhalb des oberen Totpunktbereichs in die Zylinderräume einmünden, beim Druckhub wieder ausstoßen. Die Auslaßbohrungen sind während des Saughubes durch eine Ringscheibe verschlossen, welche durch einen gummielastischen Ring angedrückt wird. Während des Betriebs der Pumpe wölbt sich die Ringscheibe in einer wellenförmigen Umlaufbewegung über den Auslaßbohrungen hoch und läßt das Öl über einen Sammelraum einem Verbraucher zu­ strömen. Ferner ist noch ein in einer Saugbohrung eingesetz­ ter Leistungsregler vorgesehen, der einen Regelstrom zum Beispiel für einen Hydrolüfter bereitstellt. Außerdem lie­ fert die Pumpe noch einen ständig verfügbaren Konstantstrom, der zur Versorgung beispielsweise einer Niveauregulierung dient.

Die bekannte Radialkolbenpumpe hat man vor allem im Hinblick auf die Versorgung von zwei Verbrauchern abgestimmt, wobei eine gleichmäßige Befüllung aller Förderzylinder beim Be­ trieb mit dem kleinen Konstantstrom angestrebt wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Förderleistung von Radialkolbenpumpen zu erhöhen und die Pumpe durch Pulsa­ tionsverringerung geräuschärmer zu machen.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen enthalten die Ansprüche 2 bis 4.

Nach der Erfindung sieht man zur Erhöhung der Fördermenge für jeden Förderkolben einen weiteren Ansaugweg vor, wobei in jeden Ansaugweg ein Saugventil eingebaut ist. Durch den zusätzlichen Ansaugweg läßt sich die Füllung der Zylinderräu­ me im niedrigen und höheren Drehzahlbereich verbessern. Die Förderleistung kann daher bei gleicher Baugröße der Pum­ pe beträchtlich erhöht werden. Durch den Einbau eines Saug­ ventils in jedem der zusätzlichen Ansaugwege läßt sich das Rückströmen des Öls beim Verdichten verhindern. Diese Maß­ nahme und die bessere Füllung der Förderkolben sorgen für eine weichere Pulsation und damit für eine Geräuschverminderung.

Nach Anspruch 2 sind in einer Ausführungsform als weiterer Ansaugweg mit den Auslaßkanälen fluchtende Querbohrungen mit Saugventilen vorgesehen. Hierbei ist es nach einem wei­ teren Merkmal zweckmäßig, die Auslaßkanäle und die Quer­ bohrungen rechtwinklig zu den Zylinderbohrungen anzuordnen. Diese Anordnung hat den Vorteil der preisgünstigen Her­ stellung.

Nach Anspruch 3 ist es auch möglich, als weiteren Ansaugweg den Boden des Förderkolbens mit einer Einlaßbohrung zu versehen und diese mit einem Saugventil zu verschließen. Diese Ausführung zeichnet sich insbesondere durch eine geringere Pulsation aus, da sich während des Saughubes die Saugzeiten der beiden Saugwege überlappen und damit der Abregelvorgang weicher wird.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine Radialkolben­ pumpe,

Fig. 2 einen Teillängsschnitt einer weiteren Ausfüh­ rung und

Fig. 3 mehrere Förderstromkennlinien.

Die Pumpe nach Fig. 1 weist ein durch Deckel 1 und 2 ver­ schlossenes Gehäuse 3 mit einer Welle 4 auf. Die Welle 4 trägt einen Exzenter 5, der zum Beispiel 6 sternförmig zur Welle angeordnete Förderkolben 6 nacheinander in eine Hubbewegung versetzt. Eine in einem Innenraum 7 abgestützte Feder 8 hält den Förderkolben 6 an einer Umfangsfläche des Exzenters 5 in Anlage. Der Förderkolben 6 bewegt sich in ei­ ner Zylinderbohrung 10, die durch eine Schraubkappe 11 ver­ schlossen ist. Die Schraubkappe 11 dient gleichzeitig zum Abstützen der durch einen Bolzen 12 geführten Feder 8. Als erster Ansaugweg weist jeder Förderkolben 6 Einlaßöffnungen 13 auf, die beim Saughub in einen Nockenraum 14 eintauchen. Der Nockenraum 14 steht über eine Ansaugbohrung 19 mit einem Behälter (nicht dargestellt) in Verbindung. Alle Innenräume 7 der Förderkolben 6 können über Auslaßkanäle 15 oder Bohrungen mit einem Ringraum 16 in Verbindung treten.

Als Auslaßventil enthält der Ringraum 16 eine durch einen gummielastischen Ring 17 gegen die Druckkanäle 15 gepreßte Dichtscheibe 18 aus Federstahl. Selbstverständlich kann man anstelle des gezeichneten Auslaßventils auch Einzelventile, zum Beispiel in Form von Kugelrückschlagventilen oder Plattenventilen vorsehen. Der Ringraum 16 führt über einen Auslaßanschluß 20 zu einem Verbraucher.

Nach der Erfindung ist außer dem durch die Einlaßöffnungen 13 geschaffenen ersten Ansaugweg ein zweiter Ansaugweg vorge­ sehen. Dieser zweite Ansaugweg führt als Querbohrung oder -kanal 21 von der Ansaugbohrung 19 in den oberen Zylinder­ raum 10. Jede Querbohrung 21 fluchtet mit einem zugehörigen Auslaßkanal 15. Die Querbohrungen 21 und die Auslaßkanäle 15 liegen zweckmäßig rechtwinklig zu den Zylinderbohrungen 10. Die Querbohrungen 21 enthalten Saugventile 22, die während des Saughubes in Richtung auf die Innenräume 7 öffnen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Saugventile 22 als sogenannte Plattenventile ausgeführt. Diese bestehen aus auf einem Ventilsitz 23 unter der Wirkung einer schwachen Feder 24 abdichtenden Stahlplättchen 25. In einer Buchse 26 befinden sich Auslaßbohrungen 27. Anstelle von Platten­ ventilen können auch hier zum Beispiel Kugelventile vorge­ sehen sein. Die Förderkolben 6 beziehen ihren Hauptstrom während des Saughubes durch die sogenannte "Untenbefüllung", indem das Drucköl über die Einlaßöffnungen 13 in die Innen­ räume 7 einströmt. Die Befüllung beginnt mit dem Eintauchen der Förderkolben 6 in den Exzenterraum 14, wobei eine Bohrungskante 28 des Exzenterraumes 14 als Steuerkante wirkt. Dieser Füllvorgang über die Einlaßöffnungen 13 ist als erster Ansaugweg bezeichnet. Gleichzeitig geben die offenen Kolben­ seiten der Förderkolben 6 die Querbohrungen 21 frei, wobei der entstehende Saugdruck die Saugventile 22 öffnet. Dieser Füllvorgang, auch "Obenbefüllung" genannt, stellt den zweiten Ansaugweg dar. Der Druckhub beginnt, sobald der Förderkolben 6 anfängt die Einlaßbohrungen 13 zu verschließen. Dabei bewegt sich der Förderkolben 6 in Fig. 1 nach unten. Bis die Einlaßöffnungen 13 beim Druckhub vollständig ge­ schlossen sind, kann je nach Drehzahl ein kleinerer An­ teil des angesaugten Fördervolumens aus der Restöffnung wieder in Richtung zur Ansaugbohrung 19 zurückfließen, so daß Förderverluste entstehen. Diese Förderverluste wirken sich besonders im unteren Drehzahlbereich aus, während im höheren Drehzahlbereich die Förderverluste durch die kurzen Öffnungszeiten der Ansaugwege bestimmt werden.

Im zweiten Ansaugweg wird bei beginnendem Druckhub das Saug­ ventil 22 sofort verschlossen, so daß über diesen Weg keine Verluste entstehen. Die über den ersten Ansaugweg entstehen­ den Förderverluste lassen sich gemäß der Erfindung daher über den zweiten Ansaugweg voll ausgleichen. Der Wirkungs­ grad der Pumpe verbessert sich. Das beim Druckhub verdichte­ te Öl strömt über die Auslaßkanäle 15, die sich hochwölbende Dichtscheibe 18 in den Ringraum 16 und von dort über die Auslaßbohrung 20 zum Verbraucher.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Radialkolbenpumpe mit zwei Ansaugwegen zeigt Fig. 2. Dort sind anstelle der Querbohrungen 21 für die "Obenbefüllung" zusätzliche Einlaß­ bohrungen 30 im Boden der Förderkolben 6A vorgesehen. Saug­ ventile 22A, die wie in Fig. 1 als Plattenventile ausge­ führt sind, verschließen die Einlaßbohrungen 30 während des Druckhubes. Als erster Ansaugweg sind entsprechend Fig. 1 die Einlaßöffnungen 13 vorgesehen. Die verschließbaren Ein­ laßbohrungen 30 bilden den zweiten Ansaugweg. Grundsätzlich treffen die in Verbindung mit Fig. 1 erwähnten Vorteile auch auf Fig. 2 zu, lediglich mit dem Unterschied, daß beide Ansaugwege mit "Untenbefüllung", also mit Beschickung über den Exzenterraum 14 arbeiten. Da zwischen den Förderkolben 6A und den Exzenter 5 Linienberührung besteht, wird der volle Durchtrittsquerschnitt der Einlaßbohrungen 30 nur wenig behindert.

In Fig. 3 sind drei Förderstrom-Kennlinien dargestellt. Die Kennlinie A gilt für Radialkolbenpumpen, die nur über mit einem Saugventil 22 verschlossene Einlaßbohrungen 30 im Bo­ den der Förderkolben 6A fördern. Es ist also nur ein einzi­ ger Ansaugweg vorhanden. Die Kennlinie A läßt erkennen, daß zwar im unteren Drehzahlbereich bis zum Abregelpunkt P bei etwa 1000 min^-1 der steilste Anstieg auftritt, die Kennlinie nach Erreichen des Abregelpunktes P jedoch verhältnismäßig stark abfällt. Dies bedeutet, daß die Füllung der Förderkol­ ben bei höheren Drehzahlen unzureichend ist.

Die Kennlinie B bezieht sich auf eine Radialkolbenpumpe, die als einzigen Ansaugweg nur seitliche Einlaßöffnungen 13 (Fig. 1) aufweist. Hier liegt die Kennlinie sowohl im unte­ ren als auch im oberen Drehzahlbereich verhältnismäßig un­ günstig.

Die gestrichelte Kennlinie C zeigt dagegen den Verlauf ent­ sprechend der Erfindung, in welcher die beiden Ansaugwege entsprechend Fig. 2 gemeinsam wirken. Die Kennlinie C liegt zwar im unteren Drehzahlbereich geringfügig schlechter, nach dem Abregelpunkt P ist jedoch eine bessere Füllung über einen breiteren Drehzahlbereich nutzbar.

Setzt man die Pumpe beispielsweise in Nutzkraftfahrzeugen zur Versorgung einer Hydrolenkung ein, in denen die Pumpen­ drehzahl während der Fahrt oberhalb des Abregelpunktes P liegt, so ergibt sich ein insgesamt besserer Pumpenwirkungs­ grad. Der gegenüber der Kennlinie A geringeren Förderung im unteren Drehzahlbereich steht eine insgesamt bessere Förderung im höheren Drehzahlbereich gegenüber.

Bezugszeichen

1

Deckel

2

Deckel

3

Gehäuse

4

Welle

5

Exzenter

6

Förderkolben

7

Innenraum

8

Feder

9

-

10

Zylinderbohrung

11

Schraubkappe

12

Bolzen

13

Einlaßöffnungen

14

Exzenterraum

15

Auslaßkanäle

16

Ringraum

17

gummielastischer Ring

18

Dichtscheibe

19

Ansaugbohrung

20

Auslaßbohrung

21

Querbohrung

22

Saugventile

23

Ventilsitz

24

Feder

25

Stahlplättchen

26

Buchse

27

Auslaßbohrungen

28

Bohrungskante

29

-

30

Einlaßbohrungen
A Kennlinie
B Kennlinie
C Kennlinie
P Abregelpunkt

Claims (4)

1. Radialkolbenpumpe mit folgenden Merkmalen:

• - in einem Pumpengehäuse sind Förderkolben (6) durch einen Exzenter (5) betätigbar;
• - die Förderkolben (6) tauchen im Betrieb in einen ölge­ füllten Exzenterraum (14) ein und saugen über einen aus seitlichen Einlassöffnungen (13) des Förderkol­ bens (6) bestehenden Ansaugweg Drucköl in ihren Innen­ raum (7);
• - die Förderkolben (6) verdrängen das Drucköl durch Aus­ lasskanäle (15) des Pumpengehäuses (3) zu einem Ver­ braucher;
• - die Auslasskanäle (15) sind durch Rückschlagventi­ le (17, 18) verschlossen,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - zur Erhöhung der Förderleistung ist für jeden Förder­ kolben (6) ein weiterer Ansaugweg (Querkanäle 21, Ein­ lassbohrungen 30) vorgesehen und
• - in dem zusätzlichen Ansaugweg sitzt jeweils ein Saug­ ventil (22, 22A).

2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass als weiterer Ansaugweg eine Querbohrung (21) vorgesehen ist, die mit einem Auslasska­ nal (15) fluchtet (Fig. 1).

3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass als weiterer Ansaugweg im Boden des Förderkolbens (6A) eine Einlassbohrung (30) vor­ gesehen ist (Fig. 2).

4. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Auslasskanal (15) und die Querbohrung (21) rechtwinklig zu den Zylinderbohrun­ gen (10) liegen.