DE4127751C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verdrängeraggregat, insbesondere eine Kolbenpumpe, mit mehreren Verdrängern bzw. Kolben, die aufeinanderfolgende Verdränger- bzw. Kolbenarbeitshübe ausführen.

In Fluid- bzw. Hydrauliksystemen von Kraftfahrzeugen werden Kolbenpumpen, die in der Regel als Radialkolbenpumpen ausge­ bildet sind, zur Versorgung unterschiedlicher Verbraucher eingesetzt. Dabei ist neben einer sicheren Funktionstüchtig­ keit auch wesentlich, daß die Pumpe geräuscharm zu arbeiten vermag, um einen komfortablen Fahrbetrieb des Fahrzeuges ermöglichen zu können.

Bei der Vermeidung von Geräuschen ist zu berücksichtigen, daß die Pumpe je nach Betriebsbedingungen des Fahrzeuges und Drehzahl des Fahrzeugmotors mit stark wechselnden Geschwindigkeiten arbeiten muß, wobei nach Möglichkeit in allen Geschwindigkeitsbereichen ein geräuscharmer Betrieb ermöglicht werden soll.

Im Zusammenhang mit der Verminderung von Betriebsgeräuschen eines Fahrzeuges ist es grundsätzlich bekannt, Geräuschverur­ sacher schalldämmend zu kapseln bzw. so anzuordnen, daß die Geräusche nicht oder nur zu einem geringen Anteil auf andere Bauteile oder -gruppen des Fahrzeuges übertragen werden können.

Gleichwohl bleibt es erstrebenswert, möglichst solche Aggregate einzusetzen, die besonders geräuscharm arbeiten, so daß die vorgenannten Maßnahmen weitestgehend erübrigt werden können.

Aus der DE-AS 12 07 707 ist eine Radialkolbenpumpe mit drei Kolben bekannt, die mittels eines Nockenringes mit fünf nockenförmigen Erhebungen betätigt werden. Dabei besitzen zwei Kolben gleiche Querschnitte und sind mit ihren Achsen unter einem Winkel von etwa 72° zueinander angeordnet, während der andere Kolben etwa den 1,6fachen Querschnitt der beiden vorgenannten Kolben hat und mit seiner Achse symmetrisch zu den Kolbenachsen der beiden anderen Kolben angeordnet ist. Aufgrund dieser Anordnung führen alle Kolben jeweils gleichzeitig ihren Druck- bzw. Saughub aus, d. h. alle Kolben werden gleichzeitig nach radial einwärts oder nach radial auswärts bewegt. Aufgrund der angegebenen Anordnung und Bemessung der Kolben kompen­ sieren sich die dabei auftretenden Reaktionsmomente, d. h. das Gehäuse dieser bekannten Pumpe wird bei der Pumparbeit nur zu vergleichsweise geringen Vibrationen angeregt.

Aus der US-PS 24 23 701 ist eine weitere Radialkolbenpumpe bekannt, deren Kolben durch ein zentrales Nockenrad mit drei Nocken betätigt werden. Dabei sind gemäß der US-PS 24 23 701 je nach gewünschter Förderleistung der Pumpe unterschiedliche Kolbenanordnungen möglich. Bei einer Ausführungsform sind dem Nockenrad zwei einander diametral gegenüberliegende gleich­ achsige Kolben zugeordnet. Bei einer anderen Ausführungsform betätigt das Nockenrad insgesamt vier Kolben, die einander je paarweise gegenüberliegen, wobei die Kolben eines Paares jeweils eine gemeinsame Kolbenachse aufweisen. Dabei bilden die Kolbenachsen von in Umlaufrichtung des Nockenrades benachbarten Kolben jeweils rechte Winkel. Schließlich ist eine dritte Ausführungsform dargestellt, bei der das Nocken­ rad mit drei Kolben zusammenarbeitet, von denen zwei Kolben einander diametral gegenüberliegend, gleichachsig angeordnet sind. Der dritte Kolben ist quer zu den beiden vorgenannten Kolben angeordnet, wobei seine Kolbenachse mit den Kolben­ achsen der beiden anderen Kolben jeweils rechte Winkel bildet.

Auch wenn die vorbekannten Kolbenpumpen teilweise recht vibrationsarm laufen, treten beim Betrieb, insbesondere in Kraftfahrzeugen, gleichwohl unerwünschte Geräusche auf.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine Bauform zu schaffen, die zu einer wesentlichen Geräuschminderung führt.

Diese Aufgabe wird bei einem Verdrängeraggregat bzw. einer Kolbenpumpe der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen zeitlich aufeinanderfolgenden Arbeitshüben unterschiedliche Phasendifferenzen liegen, die zueinander in einem nicht ganzzahligen Verhältnis stehen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine wesentliche Ursache für die Geräuschentwicklung von Verdrängeraggregaten bzw. Kolbenpumpen auf den Druckpulsationen beruht, die zwangs­ läufig in dem an das Verdrängeraggregat bzw. die Kolbenpumpe angeschlossenen Leitungssystem auftreten. Im Falle von Kolbenpumpen gilt dies insbesondere für die Druckpulsationen auf der Druckseite der Pumpe. Diese Druckpulsationen können an weit entfernten Orten zu Geräuschen führen, insbesondere dann, wenn dort Resonanzfrequenzen von schwingungsfähigen Bauteilen oder Aggregaten angeregt werden. In Kraftfahrzeugen beispielsweise können Karosserieteile auch in größerer Ent­ fernung von einer Hydraulikpumpe vergleichsweise leicht zu Schwingungen angeregt werden, wenn diese Karosserieteile in der Nähe von Fluidleitungen angeordnet sind, in denen Druck­ pulsationen mit einer kritischen Frequenz auftreten können. Hier kommt erschwerend hinzu, daß in Kraftfahrzeugen die Pumpen regelmäßig unmittelbar vom Fahrzeugmotor angetrieben werden und damit entsprechend der jeweils unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeit mit unterschiedlicher Schnelligkeit laufen. Die Gefahr, daß zumindest in bestimmten Geschwindig­ keitsbereichen die von der Pumpe verursachten Druckpulsationen eine für einige Karosserieteile kritische Frequenz aufweisen, ist sehr groß.

Da nun erfindungsgemäß zwischen zeitlich aufeinanderfolgenden Arbeitshüben des Verdrängeraggregates bzw. der Kolbenpumpe unterschiedliche Zeitintervalle liegen und die Länge dieser Zeitintervalle zueinander in einem nicht ganzzahligen Verhältnis stehen, wird auf jeden Fall vermieden, daß die Druckpulsationen ein Frequenzspektrum aufweisen können, bei dem neben der Frequenz einer Grundschwingung die Frequenzen von Oberschwingungen ebenfalls angeregt werden. Vielmehr wird ein Frequenzgemisch erregt, dessen Bestandteile einander nicht gegenseitig zu verstärken vermögen, so daß die Ausbildung von Resonanzen ganz wesentlich eingeschränkt wird.

Grundsätzlich läßt sich die Erfindung bei sehr verschieden­ artigen Konstruktionen der Verdrängeraggregate bzw. Kolben­ pumpen verwirklichen. Beispielsweise kann bei einer Kolben­ pumpe mit in Reihe angeordneten Zylindern eine Kurbelwelle vorgesehen sein, deren Kröpfungen in Achsansicht der Welle entsprechend unterschiedliche Winkel bilden, so daß die Kolbenhübe mit unterschiedlicher Phasendifferenz aufeinander­ folgen.

Soweit die Kolben bzw. Verdränger durch Exzenter- bzw. Nockenaggregate angetrieben werden, können diese mehrere exzentrische Bereiche bzw. Nocken aufweisen, welche so angeordnet sind, daß sie bei gleichbleibender Antriebs­ geschwindigkeit mit unterschiedlichen zeitlichen Abständen voneinander antriebswirksam werden.

In besonders bevorzugter Weise ist gemäß der Erfindung eine Kolbenpumpe als Radialkolbenpumpe ausgebildet, wobei die den Kolben zugeordneten Zylinder zumindest teilweise zueinander unter ungleichen Winkeln angeordnet sind, so daß zwischen zeitlich aufeinanderfolgenden Arbeitshüben der Kolben entsprechend unterschiedliche Phasendifferenzen liegen.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläu­ terung bevorzugter Ausführungsformen verwiesen, die in der Zeichnung dargestellt sind.

Dabei zeigt

Fig. 1 einen Radialschnitt eines die Zylinderbohrungen einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe aufnehmenden Gehäuseteiles und

Fig. 2 ein Nockenrad, welches in erfindungsgemäßer Weise zur Betätigung eines oder mehrerer Kolben dient.

Das in Fig. 1 dargestellte Gehäuseteil 1 einer Radialkolben­ pumpe besitzt insgesamt vier Zylinderbohrungen 2, in denen die nicht dargestellten Kolben der Pumpe aufgenommen werden, welche dann ihrerseits durch einen nicht dargestellten, um die Achse A des Gehäuseteiles 1 rotierenden Exzenter betätigt werden.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, bilden die Achsen der Zylinderbohrungen 2 unterschiedlich große Winkel, im darge­ stellten Beispiel mit den Maßen 90°, 95°, 100° und 75°. Dementsprechend folgen die Arbeitshübe der in den Zylinder­ bohrungen 2 anzuordnenden Kolben einander mit unterschied­ lichen Phasendifferenzen, und zwar auch dann, wenn die Antriebsgeschwindigkeit des Exzenters bzw. dessen Drehge­ schwindigkeit unverändert bleiben.

Dies hat zur Folge, daß die von den Arbeitshüben der Kolben auf der Druckseite der Pumpe verursachten Druckpulsationen in entsprechend unterschiedlichen Zeitintervallen aufeinander­ folgen, wodurch die Gefahr von Resonanzanregungen wesentlich vermindert wird. Ein Vorzug der in Fig. 1 dargestellten Bauweise einer Radialkolbenpumpe liegt darin, daß deren Konstruktion weitestgehend unverändert bleibt und insbeson­ dere keine aufwendigen Fertigungsschritte erforderlich werden. Es genügt, wenn die Zylinderbohrungen 2 im Gehäuseteil 1 in der dargestellten Weise angeordnet werden; die übrigen Teile der Pumpe sowie deren Montage bleiben unverändert.

Ein ähnliches Ergebnis kann bei einer Radialkolbenpumpe erreicht werden, wenn deren Kolben durch einen besonders ausgestalteten Exzenter angetrieben werden, wie er in Fig. 2 beispielhaft dargestellt ist. Dieser Exzenter 3 besitzt insgesamt vier Nocken, die in Achsansicht des Exzenters 3 unter unterschiedlichen Winkeln zueinander angeordnet sind, deren Maße im dargestellten Beispiel 90°, 95°, 100° und 75° betragen. Wirkt nun dieser Exzenter 3 mit einem Kolben zusammen, dessen Kolbenachse 4 strichliert dargestellt ist, so folgen die Arbeitshübe des Kolbens einander mit unterschiedlichen Zeitintervallen.

Entsprechendes gilt auch, wenn mehrere Kolben angeordnet sind, und zwar auch dann, wenn benachbarte Kolbenachsen jeweils unter gleichen Winkeln zueinander angeordnet sind.

Grundsätzlich kann anstelle eines Exzenters 3, der mit seiner Außenumfangsfläche mit dem bzw. den Kolben zusammenwirkt, auch ein Ringteil angeordnet sein, welches mit einer exzentri­ schen Innenumfangsfläche mit dem bzw. den Kolben zusammenwirkt.

Claims (3)

1. Verdrängeraggregat, insbesondere Kolbenpumpe, mit mehreren Verdrängern bzw. Kolben, die aufeinander­ folgende Verdränger- bzw. Kolbenarbeitshübe ausführen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zeitlich aufeinanderfolgenden Arbeitshüben unterschiedliche Phasendifferenzen liegen, die zueinander in einem nicht ganzzahligen Verhältnis stehen.

2. Verdrängeraggregat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Radialkolbenpumpe, deren Kolbenachsen - in Achsansicht der Pumpe - zumindest teilweise zueinander unterschiedliche Winkel bilden.

3. Verdrängeraggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Verdränger oder Kolben zu ihrem Antrieb mit einer umlaufenden exzentrischen Ringfläche eines Antriebsorgans, wie Exzenter oder Nockenrad oder -ring, zusammenwirken, wobei die Ringfläche mehrere exzentrische Bereiche aufweist, die in Achsansicht des Antriebsorganes unter unterschiedlichen Winkeln zueinander angeordnet sind.