DE4225381A1 - Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenpumpe in Schrägscheiben­ bauweise mit gekoppelter Hilfspumpe.

Eine derartige Axialkolbenpumpe ist in der DE 26 52 231 C2 beschrieben. Die als Zahnpumpe ausgeführte Hilfspumpe ist an der Außenseite des Steuerbodens der Axialkolbenpumpe befestigt, wobei bereits eine teilweise Integration der Hilfspumpe in den Steuerboden der Hauptpumpe vorhanden ist, um einen kleinen Gesamtbauraum dieses aus zwei Pumpen bestehenden Aggregats zu erreichen. Der Antrieb der Hilfspumpe erfolgt mittels einer koaxial zur Antriebswelle der Hauptpumpe angeordneten Welle, die durch eine Muffe mit der Antriebswelle verbunden ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Axialkolbenpumpe der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die im Bauraum weiter verringert ist und weniger Bauteile aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hilfspumpe innerhalb der Axialkolbenmaschine in dem dem Steuerspiegel unmittelbar benachbarten Bereich angeordnet ist. Die Hilfspumpe befindet sich also innerhalb der Bauteile der Hauptpumpe, wodurch sich die kürzestmögliche Baulänge ergibt. Ein separates Pumpengehäuse für die Hilfspumpe entfällt. Die Herstellkosten für die erfindungsgemäße Axialkolbenpumpe sind daher gering.

Bei einer Ausführung der Hilfspumpe als Verdrängerpumpe, die einen Rotor sowie ein Hohlrad aufweist, das den Rotor umschließt, wird gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, daß der Rotor zwischen der Zylindertrommel und dem Steuerspiegel angeordnet und mit der Zylindertrommel und/oder der Antriebswelle drehfest verbunden ist, wobei der Rotor mit Ausnehmungen zur Verbindung der in der Zylindertrommel angeordneten Arbeitsbohrungen mit den Steuerschlitzen im Steuerspiegel versehen ist.

Vorteilhaft ist eine Ausbildung der Hilfspumpe als Radialkolbenpumpe. In diesem Fall erweist es sich im Hinblick auf eine einfache Herstellung und damit geringe Kosten als günstig, wenn der Rotor radiale Bohrungen aufweist, die im Raum zwischen den Ausnehmungen zur Verbindung der Arbeitsbohrungen der Zylindertrommel mit den Steuerschlitzen des Steuerspiegels angeordnet und mit einer am Steuerspiegel vorgesehenen Umsteuer-Einrichtung für die Hilfspumpe verbunden sind, wobei in die radialen Bohrungen jeweils ein Kolben eintaucht, der in Wirkverbindung mit einer am Hohlrad angeformten Kurvenbahn steht.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der Rotor mit einer in Richtung zum Steuerspiegel wirksamen Anpreßvorrichtung versehen. Hierdurch werden die bei der Umlenkung des von der Hilfspumpe geförderten Flüssigkeitsstromes aus den radialen Bohrungen in die Umsteuer-Einrichtung erzeugten Axialkräfte kompensiert, die bestrebt sind, den Rotor der Hilfspumpe und damit die Zylindertrommel vom Steuerspiegel weg zu drücken.

Eine andere günstige Ausbildung der Erfindung, bei der die Hilfspumpe als Verdrängerpumpe ausgebildet ist und einen Rotor sowie ein Hohlrad aufweist, das den Rotor umschließt, sieht vor, daß der Rotor am Außenumfang der Zylindertrommel oder eines damit verbundenen Bauteils angeformt oder befestigt ist.

Daneben gibt es aber auch die Möglichkeit, den Steuerspiegel an einem Zapfen oder an einem mit diesem verbundenen Bauteil zu bilden und den mit der Zylindertrommel drehfest verbundenen Rotor um die Umfangsfläche des Zapfens anzuordnen. Hierbei ist zweckmäßigerweise der Rotor drehbar auf dem als Lagerbock ausgebildeten Zapfen gelagert.

Eine andere vorteilhafte Variante sieht vor, daß die Hilfspumpe der zylindertrommelfernen Stirnseite einer mit dem Steuerspiegel versehenen Steuerscheibe benachbart ist.

Die drei vorgenannten Varianten erweisen sich als besonders günstig, wenn die Hilfspumpe als Zahnpumpe ausgebildet ist. Es ergeben sich geringe Herstellkosten, da nur wenige Bauteile benötigt werden. Insbesondere bedarf es keiner Kupplungsmuffen oder -wellen zum Antrieb der Hilfspumpe.

Alle beschriebenen Bauformen eignen sich für den Einsatz in hydrostatischen Getrieben im offenen oder geschlossenen Kreislauf. Wird die Axialkolbenpumpe allerdings in einem offenen hydrostatischen Kreislauf eingesetzt, so kann ein gemeinsamer Ansaugkanal für die Axialkolbenpumpe und die Hilfspumpe vorgesehen werden, was die Herstellkosten weiter verringert.

Wenn die oben angeführte Variante einer Axialkolbenpumpe, bei der die Hilfspumpe der zylindertrommelfernen Stirnseite einer mit dem Steuerspiegel versehenen Steuerscheibe benachbart ist, im offenen Kreislauf verwendet wird, und die Hilfspumpe als Innenzahnradpumpe ausgeführt ist, so erweist sich eine Anordnung als vorteilhaft, bei der die Steuerscheibe als Dichtscheibe zur Hilfspumpe ausgebildet und der Druck-Steuerschlitz der Steuerscheibe über die Sichel der Hilfspumpe mit dem Druck-Kanal der Axialkolbenpumpe verbunden ist.

Es ist günstig, wenn sich die Antriebswelle der Axialkolbenpumpe in axialer Richtung über die Hilfspumpe hinaus erstreckt und im außenseitennahen Bereich des Steuerbodens Mittel zum Abgriff der Antriebsbewegung vorgesehen sind. Auf diese Weise können von der Axialkolbenpumpe zusätzliche Aggregate angetrieben werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungs­ beispiele näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Axialkolbenpumpe mit einer zwischen Zylindertrommel und Steuerspiegel angeordneten Hilfspumpe;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Axialkolbenpumpe mit einer Radialkolbenpumpe als Hilfspumpe;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Axialkolbenpumpe mit einer um einen Lagerbock, an dem der Steuerspiegel gebildet ist, angeordneten Hilfspumpe;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Axialkolbenpumpe mit einer hinter einer Steuerscheibe angeordneten Hilfspumpe.

Die Axialkolbenpumpe weist ein Gehäuse 1 auf und einen Gehäusedeckel, der im folgenden als Steuerboden 2 bezeichnet wird. Innerhalb des Gehäuses ist in bekannter Weise eine Zylindertrommel 3 angeordnet, die mit einer Mehrzahl von konzentrischen Arbeitsbohrungen 4 versehen ist, in denen Arbeitskolben 5 längsbeweglich sind, die sich an einer Schrägscheibe abstützen. Bei der in den Figuren gezeigten Axialkolbenpumpe handelt es sich um eine solche mit konstantem Fördervolumen, bei der die Schrägscheibe direkt am Gehäuse l angeformt ist. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf Pumpen dieses Typs beschränkt.

Die Zylindertrommel 3 ist drehfest mit einer Antriebswelle 6 verbunden, die im Gehäuse 1 und im Steuerboden 2 gelagert ist. Der Steuerboden 2 ist mit einem in einer Ebene E angeordneten Steuerspiegel versehen, der Steuerschlitze (diese sind in der Regel nierenförmig und werden auch als "Steuernieren" bezeichnet) aufweist, in die Saug- und Druckkanäle münden. Zwischen dem Steuerspiegel und der Zylindertrommel 3 ist eine als Innenzahnradpumpe ausgebildete Hilfspumpe 7 angeordnet, die einen Rotor 8 aufweist und ein Hohlrad 9, das den Rotor 8 umgibt. Es kommen aber auch andere Formen von Verdrängerpumpen in Betracht, beispielsweise Flügelzellenpumpen.

Die Stirnwände der Innenzahnradpumpe werden vom Steuerboden 2 und von einer im Gehäuse 1 angeordneten Dichtscheibe 1a gebildet. Der Rotor 8 der Innenzahnradpumpe ist mit der Zylindertrommel 3 drehfest verbunden. Von den Arbeitsbohrungen 4 in der Zylindertrommel 3 führen Kanäle 10 zu Ausnehmungen 11 des Rotors 8, die bei Drehung der Zylindertrommel 3 und damit des Rotors 8 die Steuerschlitze überstreichen und mit den Saug- und Druckkanälen verbunden werden. Hierbei ist ein gemeinsamer Saugkanal 12 für die Hilfspumpe 7 und die Axialkolbenpumpe vorgesehen. Auf der Druckseite ist ein gestricht dargestellter erster Druckkanal 13 der Hauptpumpe zugeordnet und ein zweiter Druckkanal 14 der Hilfspumpe 7. Die gezeigte Axialkolbenmaschine wird im offenen Kreislauf eingesetzt.

Bei Drehung der Antriebswelle 6 wird Druckmittel aus dem Saugkanal 12 sowohl von der Hilfspumpe 7 als auch von der Axialkolbenpumpe angesaugt. Das von der Hauptpumpe angesaugte Druckmittel wird durch den ersten Druckkanal 13 weitergeleitet, hingegen das von der Hilfspumpe 7 angesaugte Druckmittel durch den zweiten Druckkanal 14.

Die Antriebswelle 6 erstreckt sich über die Lagerstelle im Steuerboden 2 hinaus und ist mit einem Abgriff 6a versehen, so daß weitere Aggregate durch eine Bohrung 2a im Steuerboden an den Abgriff 6a der Antriebswelle 6 angeschlossen und damit durch die Axialkolbenpumpe angetrieben werden können.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von von demjenigen nach Fig. 1 in erster Linie dadurch, daß an Stelle einer Innzahnradpumpe eine Radialkolbenpumpe als Hilfspumpe 7 vorgesehen ist. Darüber hinaus ist das Fördervolumen der Hauptpumpe mittels einer schwenkbaren Schrägscheibe 15 einstellbar. Der Rotor 80 der Hilfspumpe 7 bildet den Abschluß der Zylindertrommel 3 in Richtung zum Steuerspiegel, wobei die Übertragung der Antriebsbewegung nicht durch die Zylindertrommel 3 erfolgt, wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 gezeigt, sondern mittels einer Stiftverbindung zur Antriebswelle 6.

Der Rotor 80 ist ebenso wie der Rotor 8 mit Ausnehmungen 11 zur Verbindung der Arbeitsbohrungen 4 der Zylindertrommel 3 mit den Steuerschlitzen des Steuerspiegels versehen. Im Raum zwischen den Ausnehmungen sind radiale Bohrungen 16 angeordnet, in die jeweils ein Kolben 17 eintaucht, der in Wirkverbindung mit einer am Innendurchmesser des Hohlrads 90 angeformten Kurvenbahn steht. Hierbei werden die Kolben 17 mittels einer geeigneten Rückhalteeinrichtung, in diesem Ausführungsbeispiel mittels eines Halterings 18, in Eingriff mit der Kurvenbahn gehalten, so daß bei Rotation des Rotors 80 die Kolben 17 in Folge des Entlanggleitens längs der Kurvenbahn am Hohlrad (Stator) 90 eine Hubbewegung innerhalb der Bohrungen 16 vollführen. Die Bohrungen 16 sind mit einer am Steuerspiegel vorgesehenen Umsteuer-Einrichtung (Steuerschlitze) für die Hilfspumpe 7 verbunden.

Die bei der Umlenkung des von der Hilfspumpe 7 geförderten Flüssigkeitsstromes aus den radialen Bohrungen 16 in die Umsteuer-Einrichtung erzeugten Axialkräfte, die bestrebt sind, den Rotor 80 der Hilfspumpe 7 und damit die Zylindertrommel 3 der Hauptpumpe vom Steuerspiegel weg zu drücken, werden mit einer in Richtung zum Steuerspiegel wirksamen Anpreßvorrichtung kompensiert. Hierzu ist ein in einer Ringnut des Rotors 80 angeordneter Ringkolben 19 in axialer Richtung gegen die Antriebswelle 6 abgestützt. Bei Beaufschlagung der Ringnut und damit des Ringkolbens 19 mit Druckmittel wird der Rotor 80 gegen den Steuerspiegel gedrückt.

Die dargestellte Axialkolbenpumpe kann im geschlossenen hydrostatischen Kreislauf eingesetzt werden, da sowohl die Hauptpumpe als auch die Hilfspumpe 7 jeweils einen eigenen Saug- und Druckkanal aufweisen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 weist die als Innenzahnradpumpe ausgebildete Hilfspumpe 7 einen zweiteiligen Rotor auf. Dabei bildet ein inneres Rotorteil 81a, dessen Außendurchmesser annähernd gleich ist dem Außendurchmesser der Zylindertrommel 3, einen Abschlußdeckel zur Zylindertrommel 3. Am Außenumfang des Rotorteils 81a bzw. der Zylindertrommel 3 ist ein Verzahnungsteil 81b befestigt oder angeformt, das mit einer Innenverzahnung des Hohlrads 91 kämmt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß durch Austausch des Steuerbodens 2 samt Hohlrad 91 und des Rotors 81a, 81b mit den entsprechenden Teilen des Ausführungsbeispieles nach Fig. 2 die Axialkolben­ pumpe in eine Ausführung mit einer Radialkolbenpumpe als Hilfspumpe umgerüstet werden kann.

Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiele weist eine Axialkolbenpumpe auf, bei der der Steuerspiegel (in diesem Beispiel sphärisch ausgeführt) an einem Zapfen 20 des Steuerbodens 2 gebildet ist. Der mit der Zylindertrommel 3 drehfest verbundene Rotor 8 der als Innenzahnradpumpe ausgebildeten Hilfspumpe 7 ist um die Umfangsfläche des Zapfens 20 angeordnet. Hierbei ist der Rotor 8 drehbar auf dem Zapfen 20 gelagert, der somit die Funktion eines Lagerbocks übernimmt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 gezeigt. Dabei ist die Hilfspumpe 7 als Innenzahnradpumpe ausgebildet, die der zylindertrommelfernen Stirnseite einer Steuerscheibe 21 benachbart ist. Der Steuerspiegel ist an der Steuerscheibe 21 gebildet, die als Dichtscheibe zur Hilfspumpe 7 fungiert. Auch hier ist, wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, ein gemeinsamer Saugkanal 12 für die Hauptpumpe und die Hilfspumpe 7 vorhanden sowie ein erster Druckkanal 13 für die Hauptpumpe und ein zweiter Druckkanal 14 für die Hilfspumpe 7. Der erste Druckkanal 13, der der Abfuhr von Druckmittel aus der Hauptpumpe dient, ist dabei mit dem Druck-Steuerschlitz der Steuerscheibe 21 über die Sichel 22 der Hilfspumpe 7 verbunden. Die Sichel 22 ist am Steuerboden 2 angeformt, kann aber auch an diesem lösbar befestigt sein.

Claims (13)

1. Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise mit gekoppelter Hilfspumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspumpe (7) innerhalb der Axialkolbenmaschine in dem dem Steuerspiegel unmittelbar benachbarten Bereich angeordnet ist.

2. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, wobei die Hilfspumpe als Verdrängerpumpe ausgebildet ist und einen Rotor sowie ein Hohlrad aufweist, das den Rotor umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (8) zwischen der Zylindertrommel (3) und dem Steuerspiegel angeordnet und mit der Zylindertrommel (3) und/oder der Antriebswelle (6) drehfest verbunden ist, wobei der Rotor (8) mit Ausnehmungen (11) zur Verbindung der in der Zylindertrommel (3) angeordneten Arbeitsbohrungen (4) mit den Steuerschlitzen im Steuerspiegel versehen ist.

3. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspumpe (7) als Radialkolbenpumpe ausgebildet ist.

4. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (80) radiale Bohrungen (16) aufweist, die im Raum zwischen den Ausnehmungen (11) zur Verbindung der Arbeitsbohrungen (4) der Zylindertrommel (3) mit den Steuerschlitzen des Steuerspiegels angeordnet und mit einer am Steuerspiegel vorgesehenen Umsteuer-Einrichtung für die Hilfspumpe (7) verbunden sind, wobei in die radialen Bohrungen (16) jeweils ein Kolben (17) eintaucht, der in Wirkverbindung mit einer am Hohlrad (90) angeformten Kurvenbahn steht.

5. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß der Rotor (80) mit einer in Richtung zum Steuerspiegel wirksamen Anpreßvorrichtung (19) versehen ist.

6. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, wobei die Hilfspumpe als Verdrängerpumpe ausgebildet ist und einen Rotor sowie ein Hohlrad aufweist, das den Rotor umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (81a, 81b) am Außenumfang der Zylindertrommel (3) oder eines damit verbundenen Bauteils (81a) angeformt oder befestigt ist.

7. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, wobei die Hilfspumpe als Verdrängerpumpe ausgebildet ist und einen Rotor sowie ein Hohlrad aufweist, das den Rotor umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerspiegel an einem Zapfen (20) oder an einem mit diesem verbundenen Bauteil gebildet ist und der mit der Zylindertrommel (3) drehfest verbundene Rotor (8) um die Umfangsfläche des Zapfens (20) angeordnet ist.

8. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (8) drehbar auf dem als Lagerbock ausgebildeten Zapfen (20) gelagert ist.

9. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, wobei die Hilfspumpe als Verdrängerpumpe ausgebildet ist und einen Rotor sowie ein Hohlrad aufweist, das den Rotor umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspumpe (7) der zylindertrommelfernen Stirnseite einer mit dem Steuerspiegel versehenen Steuerscheibe (21) benachbart ist.

10. Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 2 oder 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspumpe (7) als Zahnpumpe ausgebildet ist.

11. Axialkolbenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Axialkolbenpumpe in einem offenen hydrostatischen Kreislauf angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Ansaugkanal (12) für die Axialkolbenpumpe und die Hilfspumpe (7) vorgesehen ist.

12. Axialkolbenmaschine nach den Ansprüchen 9, 10 und 11, wobei die Hilfspumpe als Innenzahnradpumpe ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe (21) als Dichtscheibe zur Hilfspumpe (7) ausgegebildet und der Druck-Steuerschlitz der Steuerscheibe (21) über die Sichel (22) der Hilfspumpe (7) mit dem Druck-Kanal (13) der Axialkolbenpumpe verbunden ist.

13. Axialkolbenmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Antriebswelle (6) der Axialkolbenpumpe in axialer Richtung über die Hilfspumpe (7) hinaus erstreckt und im außenseitennahen Bereich des Steuerbodens (2) Mittel (6a) zum Abgriff der Antriebsbewegung vorgesehen sind.