DE4419927A1 - Kolbenpumpe - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Radialkolbenpumpe nach der Gat­ tung des Patentanspruchs 1 aus, wie sie bereits aus der DE- A1 37 01 857 bekannt ist. Dort ist als Betätigungselement eine Ringvorrichtung vorgesehen, die auf der einen Seite ihrer axialen Erstreckung auf einem Kugellager gelagert ist, das seinerseits auf einem Exzenter am freien Ende einer An­ triebswelle fixiert ist. Die bekannte Ringvorrichtung über­ greift dabei einen stützenförmigen Gehäuseteil, in den ra­ dial die Pumpenzylinder eingearbeitet sind mit radial nach auswärts austretenden Pumpenkolben, die dort über topfartige Ausbildungen an der Ringvorrichtung zur Anlage kommen. Bei angetriebenem Exzenter führt die Ringvorrichtung eine taumelnde Exzenterbewegung durch, im Laufe der die Pumpen­ kolben wechselweise nach innen oder nach außen bewegt werden und dabei ihre Saug- und Förderhübe ausführen. Bei dieser Ausgestaltung einer Radialkolbenpumpe sind zwar gegenüber bekannten Ausführungen, bei denen die Pumpenkolben über zen­ trisch liegende Nockenbahnen gleiten, die transferdorischen Bewegungen zwischen dem Betätigungselement und dem Pumpen­ kolben relativ gering, doch sind diese bei der bekannten Ausgestaltung auch nicht völlig unterbunden. Insbesondere nehmen die Pumpenkolben je nach Drehstellung der Ringvor­ richtung Lagen ein, in denen sie nicht senkrecht zur In­ nenoberfläche der antreibenden Ringvorrichtung liegen. Damit ergeben sich dennoch Querkräfte an der Berührungsstelle der Pumpenkolben mit der Ringvorrichtung und gleitende Reibun­ gen, da konstruktionsbedingt sich die Oberfläche der Ringvorrichtung im Verhältnis zu den Pumpenkolben ver­ schiebt. Die bekannte Radialkolbenpumpe ist insbesondere für die Versorgung einer hydraulischen Antiblockieranlage vorgesehen, wobei als Fördermedium Druckmittel gewählt wer­ den kann, das in Grenzen mehr Schmiereigenschaften aufweist. Soll eine solche Pumpe jedoch zur Druckerzeugung von Medien dienen, die nur geringe bis keine Schmiereigenschaften ha­ ben, wie z. B. Benzin, so ist in den Kontaktbereichen zwischen den Pumpenkolben mit einer hohen Gleitreibung zu rechnen, die zum einen zu einer erhöhten Verlustleistung beim Antrieb der Radialkolbenpumpe führt und zum anderen zu erhöhtem Verschleiß. Aufgrund von Materialabtragungen und Freßvorgängen bei hohem Sog an der Antriebsseite der Pum­ penkolben ist hier mit einer erheblich eingeschränkten Le­ bensdauer zu rechnen. Pumpen, die in diesem Bereich Benzin ausgesetzt sind, verhalten sich so, als ob sie geschmiert im Trockenlauf betrieben werden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe mit den kennzeich­ nenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch den Antrieb des Pumpenkolbens jeweils über ein biegsames Übertragungselement eine Gleitreibung zwischen dem Pumpenkolben und seinem Betätigungselement völ­ lig ausgeschaltet wird. Es tritt keine Gleitreibung auf, und somit werden Reibleistungsverluste und Verschleiß vermieden. Somit wird die Pumpe sehr gut geeignet für die Förderung von Kraftstoff, insbesondere Benzin, der unter hohem Druck in einen Druckspeicher gefördert wird, von wo elektrisch gesteuert der Kraftstoff einer Kraftstoffeinspritzdüse zugeführt wird, über die der Kraftstoff an einer Brennkraft­ maschine eingespritzt wird.

Durch die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4 ergibt sich insbesondere der Vorteil, daß durch das Übertragungselement und das Übertragungsteil zusammen mit dem ringförmigen Teil ein längs-symmetrisches Viereck gebildet wird, daß sich zu einem Parallelogramm formen läßt, ohne daß gleitreibungbe­ haftete Ringgelenke vorhanden sind. Dadurch, daß das ring­ förmige Teil auf dem Exzenter drehbar gelagert ist, bleibt die zueinander vorgesehene Zuordnung von Übertragungs­ teilausrichtung und Ausrichtung des ringförmigen Elements bei einer Auslenkung desselben über den Exzenter erhalten. Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 6 ergibt sich dabei eine besonders einfach zu verwirklichende Konstruktion, wobei die zueinander parallel verlaufenden Teile des Über­ tragungselements in stirnseitigen Nuten eines den Pumpen­ zylinder aufnehmenden Teils gelegt werden können. In beson­ ders vorteilhafter Weise wird gemäß Patentanspruch 8 zur Erzeugung des parallelen Verlaufes der Teile des Übertra­ gungselements eine Umlenkanordnung am ringförmigen Teil vorgesehen, die mit dem Übertragungsteil zusammenwirkt. Dabei sind gemäß Patentanspruch 13 an den Anlagebereichen der Teile des Übertragungselements kreiszylindrisch ver­ laufende Oberflächenteile vorgesehen, an denen bei einer Verschiebung des Übertragungsteils relativ zum ringförmigen Teil die beiden Teile des Übertragungselements sich ab- bzw. aufwickeln können. Vorteilhaft besteht das Übertragungsele­ ment aus Flachbandmaterial gemäß Patentansprüche 15 und 16, welches eine große Flexibilität in Richtung der Verfor­ mungsebene aufweist bei hohem Übertragungsquerschnitt und damit Beanspruchbarkeit. Weiterhin vorteilhafte Ausführung gemäß Patentanspruch 17 ist die Lagerung des ringförmigen Teils auf dem Exzenter vom übrigen, benzingefüllten Gehäuse abgetrennt und abgedichtet. Damit werden gute Lagerungs­ verhältnisse erreicht unter Vermeidung eines durch Ein­ wirkung des Benzins möglichen Trockenlauf, wie eingangs er­ wähnt. In Abwandlung dazu ist gemäß Patentanspruch 19 ein das Lager und das Ende des Exzenters einschließender Balg vorgesehen und gemäß Patentanspruch 21 eine Einrichtung bereitgestellt, durch die Schmiermittel in den vom Benzin gefüllten Innenraum abgekapselten Bereich des Lagers des ringförmigen Teils auf dem Exzenter eingebracht werden kann. Gemäß Patentanspruch 13 kann dabei auch eine Druckmittel­ schmierung verwirklicht werden, da durch die zwischen Außenseite des Bodens und der Gehäusewand eingespannten Feder die axiale Lage des ringförmigen Teils gesichert ist gegen den einströmenden Schmiermitteldruck.

Weitere Vorteile der in den Unteransprüchen aufgeführten Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.

Zeichnung

Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längs schnitt durch die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe in einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II von Fig. 1 durch das erste Aus­ führungsbeispiel, Fig. 3 eine Teilansicht analog dem Schnitt von Fig. 2 für ein zweites Ausführungsbeispiel, Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem Einzelband als Übertragungselement pro Pumpenkolben, Fig. 5 eine Axialsicht auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, Fig. 6 eine abgewandelte Form der Abdichtung des Lagers auf dem Exzenter anhand des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4, Fig. 7 ein viertes Ausführungsbeispiel mit in einem längs zur Achse der Antriebswelle liegenden zweiteiligen Übertra­ gungselement, Fig. 8 ein fünftes Ausführungsbeispiel mit einem teilringförmigen Teil zur Befestigung des Übertra­ gungselements und Fig. 9 einen Schnitt senkrecht zu Fig. 8 mit Darstellung der Antriebswelle.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in Fig. 1 wiedergegebene Radialkolbenpumpe weist ein Pumpengehäuse 1 auf, in der eine Antriebswelle 2 der Ra­ dialkolbenpumpe gelagert ist. An ihrem einen aus dem Pum­ pengehäuse herausragenden Ende ist auf der Antriebswelle ein Antriebszahnrad 4 befestigt. Die Welle ist mittels zweier Kugellager 5 gelagert, die nach außen und zu einem Innenraum 6 der Radialkolbenpumpe durch Dichtungen 7 abgedichtet ist, so daß aus dem Innenraum 6, der mit Benzin gefüllt ist, kein Kraftstoff entlang der Antriebswelle zu den Kugel lagern aus­ treten kann.

An ihrem in den Innenraum 6 hereinragenden Ende weist die Antriebswelle einen zapfenförmigen zur Mittelachse 11 der Antriebswelle exzentrischen Exzenter 12 auf mit der der Fig. 2 entnehmbaren Exzentrizität e. Auf dem Exzenter-ist ein Wälzlager 14 angeordnet, das im ausgeführten Beispiel ein Nadellager ist, das aus Platzgründen z. B. nur einen Nadelkäfig und eine Laufbüchse aufweist und axial zwischen einer Schulter 15 und einem Sicherungsring 16 mit Gleitscheibe gesichert ist. Auf dem Nadellager ist ein ring­ förmiges Teil 20 gelagert, das im vorliegenden topfförmig ausgebildet ist mit einem Boden 21, der gegenüber der Stirn­ seite 17 des Exzenters 12 und dort durch eine außen am Boden angreifende Druckfeder 22, die sich an einem Gehäusedeckel 23 abstützt in Anlage mit der Bodeninnenseite an einer Kugel 24 gehalten ist, die in eine Austrittsöffnung 18 eines axial durch den Exzenter 12 verlaufenden Schmiermittelkanals 10 eingesetzt ist. Der Schmiermittelkanal 10 tritt radial im Bereich zwischen den beiden Kugel lagern 5 in die An­ triebswelle ein und wird von einer Schmiermittelzuführöff­ nung 9, die in die zwischen den beiden Kugellagern angeord­ neten Ringnut 8 mündet, aus einer nicht weiter gezeigten Schmiermittelquelle mit Schmiermittel versorgt. Als Schmier­ mittel kann Fett oder Schmieröl, das unter Druck zugeführt wird, verwendet werden. Insbesondere in letzterem Fall ist die Druckfeder 22 erforderlich, um das ringförmige Teil 20 in seiner vorgesehenen Position, die durch die Kugel 24 vorgegeben ist, zu halten. Bei einer Schmierung mit Fett treten keine nennenswerten axialen Kräfte auf. In diesem Fall kann die Druckfeder durch eine Kugel ersetzt werden, die die Position des ringförmigen Teils gegen von der Brenn­ kraftmaschine her übertragene Axialbeschleunigungen sichert.

Das ringförmige Teil 20 weist an seiner dem Boden 21 abge­ wanden Seite eine Durchmessererweiterung 25 auf, die zur Aufnahme einer Wellendichtung 26 dient. Somit wird zwischen dieser Wellendichtung und dem Innern des topfförmig ausge­ bildeten ringförmigen Teils ein geschlossener Raum gebildet, der mit Schmiermittel zur Schmierung des Nadellagers 14 gefüllt ist. Statt eines Nadellagers ist auch ein Gleitlager verwendbar, das bei geeigneter Materialpaarung auch als Trockenlager ausgebildet werden kann, dann kann auf eine entsprechende Schmiermittelzufuhr und Wellendichtung ver­ zichtet werden.

Der Innenraum 6 wird durch eine topfförmige Ausnehmung im Pumpengehäuse 1 gebildet und umfaßt mit seiner zylindrischen Wand 28 den Exzenter 12 und das ringförmige Teil in Umfangs­ richtung. Stirnseitig ist der Innenraum 6 durch den Deckel 23 verschlossen, der ebenfalls tassenförmig ausgebildet ist und mit seiner zylindrischen Wand 30 unter Bildung eines Ringraumes 31 das Gehäuse 1 umschließt, zum dichten Ver­ schluß des Ringraumes 31 nach außen mit dem Ende seiner zylindrischen Wand in eine Stirnringnut 32 des Pumpenge­ häuses 1 eingreift und dort über eine Dichtung 33, die in einer Außenringnut der zylindrischen Wand 30 eingelegt ist, eine dichte Verbindung zur äußeren Begrenzungsringwand der Stirnringnut 32 eingeht. Da beim Betrieb der Radialkolben­ pumpe in dem Ringraum 33 ein höherer Druck als der at­ mosphärische Umgebungsdruck herrscht, unterstützt die Druck­ differenz zwischen Ringraum 31 und Umgebung die dichte An­ lage der zylindrischen Wand 30 mit der Dichtung 33 an der zylindrischen Wand der Ringnut 32.

In dem zwischen den Pumpeninnenraum 6 und dem Ringraum 31 gebildeten Ringsteg 34 des Pumpengehäuses sind Pumpenzylin­ derbohrungen 36 angeordnet, die als vom Ringraum 31 ausge­ hende radial zur Mittelachse 11 angeordnete zylindrische Sackbohrungen ausgeführt sind. Im ausgeführten Beispiel sind drei solche Zylinderbohrungen 36 im gleichmäßigen Winkelab­ stand zueinander angeordnet. Sie nehmen jeweils einen Pum­ penkolben 38 auf, der auf seinem nach außen in den Ringraum 31 ragenden Teil stirnseitig in axialer Verlängerung einen Zapfen 39 aufweist, auf den ein Übertragungsteil 40 mit seiner Bohrung 41 aufgesetzt ist. Der Übertragungsteil ist prismatisch ausgebildet und im Querschnitt pilzförmig mit einer unteren Planfläche 42, die in Anlage an der verblei­ benden Stirnseite des Pumpenkolbens kommt, mit einer oberen gewölbten Fläche 43 mit großem Radius und mit einer gewölb­ ten sich an diese Fläche anschließenden Fläche 44 mit kleinem Radius. In bezug auf eine durch die Pumpenkolben­ achse und die Mittelachse 11 gehende Ebene ist das Übertra­ gungsteil symmetrisch aufgebaut.

Innerhalb der Zylinderbohrung 36 ist eine Druckfeder 46 angeordnet, die sich in einem axialen Sackloch 47 im Pum­ penkolben 38 abstützt. Der Pumpenkolben schließt in der Zylinderbohrung einen Pumpenarbeitsraum 48 ein, der über eine Radialbohrung 49, die von der Mantelfläche des Pumpen­ kolbens gesteuert wird, beim Saughub des Pumpenkolbens mit Druckmittel, in diesem Falle Benzin, versorgt wird. Beim Druckhub des Pumpenkolbens wird die Radialbohrung ver­ schlossen und das eingeschlossene Druckmittel über einen vom Boden der Zylinderbohrung 36 abführenden Druckkanal 50, der ein in Ausflußrichtung öffnendes Rückschlagventil 51 enthält, einem Druckspeicher zugeführt, aus dem beispielsweise Kraftstoffeinspritzdüsen mit Kraftstoff ver­ sorgt werden, der aber im vorliegenden nicht näher dar­ gestellt ist.

Der Pumpenkolben wird von dem Exzenter 12 angetrieben. Dazu ist zwischen dem Pumpenkolben und dem auf dem Exzenter dreh­ bar gelagerten ringförmigen Teil 20 ein biegsames Übertra­ gungselement 53 vorgesehen. Dieses besteht im ausgeführten Beispiel nach Fig. 1 und 2 aus Bandmaterial, vorzugsweise aus Stahlband, das über die gewölbte Fläche 43 mit großem Radius des Übertragungselements 40 gelegt ist und dort-im Bereich einer Formschlußöffnung 54 vom Zapfen 39 als Pendant einer Formschlußverbindung durchdrungen ist. Damit ist das Übertragungselement gegen Verschieben auf dem Übertragungs­ teil gesichert. Das Übertragungselement führt in zwei zu­ einander parallelen Teilen 55 nach Umlenkung an der gewölb­ ten Fläche 44 mit kleinerem Radius durch stirnseitige Ausnehmungen 56 des Ringstegs 34 hindurch zum ringförmigen Teil 20. Dort werden die zueinander parallelen Teile 55 des Übertragungselements 53 an Zylinderstifte 58, die achs­ parallel zur Exzenterachse in das ringförmige Teil 20 ein­ gesetzt sind, umgelenkt und folgen dann der zylindrischen Außenfläche des ringförmigen Teils 20 zwischen den beiden Zylinderstiften 58, bis sie mit ihren Enden, die ebenfalls Formschlußöffnungen 59 aufweisen, formschlüssig in einen entsprechenden, radial in das ringförmige Teil eingesetzten Formschlußzapfen eingreifen. Die Zylinderstifte 58 haben dabei denselben Radius wie die gewölbten Flächen 44 des Übertragungsteils mit kleinem Radius, wobei der Abstand der Krümmungsmittelpunkte dieser Fläche gleich groß ist wie der Abstand der Achsen der Zylinderstifte voneinander. Auf diese Art und Weise wird durch das so umgelegte Übertragungsele­ ment in Form von Flachband ein Rechteck gebildet bestehend aus den beiden zueinander parallelen Seiten der Teile 55 des Übertragungselements und der gedachten Verbindung zwischen den Krümmungsmittelpunkten der gewölbten Flächen mit kleinem Radius 44 des Übertragungsteils und der gedachten Verbindung zwischen den Achsen der Zylinderstifte 58, welche gedachten Verbindungen zueinander parallel liegen. Die zueinander parallel verlaufenden Teile 55 liegen dabei in Drehrichtung des Exzenters gesehen vor und hinter dem Pumpenkolben, was z. B. auch dadurch erfüllt ist, daß sie in einer gemein­ samen, zur Achse der Antriebswelle radialen Ebene liegen.

Über die stirnseitigen Ausnehmungen, die parallel zum Pum­ penkolben links und rechts von diesem vorgesehen sind, ist der Ringraum 31 mit dem Innenraum 6 hydraulisch verbunden. Der Innenraum wird über eine Füllöffnung 61 mit Kraftstoff versorgt, der dann über die in die stirnseitige Ausnehmung mündende Radialbohrung 49 dem Pumpenarbeitsraum 48 zugeführt werden kann.

Im Betrieb bewegt sich der Mittelpunkt des Exzenterzapfens kreisförmig um die Mittelachse 11 der Antriebswelle und befördert dabei das ringförmige Element 20. Ausgehend von der Position des einen Pumpenkolbens 38 in Fig. 2, bei dem sich die Achse 62 des Exzenters in bezug auf den oberen Pum­ penkolben 38 und die Förderung unteren Totpunktstellung be­ findet, wird bei Weiterdrehung des Exzenters in Pfeilrich­ tung der Pumpenkolben 38 in der Folge nach innen bewegt. Dabei bewegt sich das ringförmige Teil 20 aus seiner gezeigten Mittelstellung nach rechts, so daß aus dem vom Übertragungselement 53 und dem Übertragungsteil 40 gebilde­ ten Rechteck jetzt ein Parallelogramm entsteht. Die Drehlage des ringförmigen Elements wird dabei beibehalten, so daß die Verbindung zwischen den Achsen der Zylinderstifte 58 weiter­ hin parallel zu dem Übertragungsteil liegt. Dabei muß sich der linke Teil 55 des Übertragungselements etwas auf die linke gewölbte Oberfläche 44 des Übertragungsteils auflegen und von dem darunter liegenden Zylinderstift 58 abwickeln. Entsprechend gegenseitig erfolgt dieser Vorgang bei dem anderen der parallelen Teile 55. In der Folge führt der Pum­ penkolben 38 seinen Druckhub aus und fördert aus dem nun verschlossenen Pumpenarbeitsraum 48 das Druckmittel in den Druckkanal 50. Währenddessen führt der in Drehrichtung be­ nachbarte Pumpenkolben eine Auswärtsbewegung entsprechend seinem Saughub aus, während der dem Pumpenkolben 38 entgegen Drehrichtung benachbarte Pumpenkolben in etwa am Ende seines Druckhubs ist. Die Betätigungseinrichtungen der Pumpenkolben bestehend aus dem ringförmigen Teil 20 und dem jeweiligen Übertragungselement 53 und dem Übertragungsteil 40 beein­ flussen, wie leicht ersichtlich, einander nicht. Auf diese Art und Weise werden die Bewegungen des Exzenters ohne Gleitreibung und Reibverluste auf die Pumpenkolben über­ tragen. Die gleich großen Radien, auf denen die parallelen Teile sich abwickeln bzw. aufwickeln, garantieren eine exakte Parallelführung ohne relative Schiebebewegung zu­ einander und mit sehr geringen Realpressungen. Das ringför­ mige Element führt dabei in bezug auf die Achse 62 des Exzenters keine Drehbewegung aus, vielmehr bewegt sich der Exzenter selbst unter dem ringförmigen Teil. Durch die Auslenkung der zueinander parallelen Teile 55 von der Recht­ eckform zum Parallelogramm ergibt sich ein sanfterer Anlauf des jeweiligen Pumpenkolbenförderhubes, was vorteilhaft ist für die Minderung von Druckpulsationen und die Minderung von Geräuschentwicklung. Diese besondere Betätigungseinrichtung der Pumpenkolben erlaubt es, von Benzin umgeben mit geringstmöglichem Verschleiß die Radialkolbenpumpe zu be­ treiben. Dagegen sind die aufeinander ablaufenden Teile, der ringförmige Teil und der Exzenter 12 innerhalb eines geschlossenen, von dem Benzin gefüllten Innenraum 6 getrenn­ ten Raumes untergebracht, so daß auch hier der Verschleiß niedrig gehalten ist und eine hohe Lebensdauer der Radial­ kolbenpumpe bei Trieb mit Benzin als Druckmittel erreicht wird. Dadurch, daß der ringförmige Teil 20 keine Dreh­ bewegung, sondern nur eine Kreisbewegung rund um die Mit­ telachse 6 ausführt, ist es möglich, daß er mit Hilfe der Druckfeder gegen Axial-Beschleunigungen, die von der Brenn­ kraftmaschine her übertragen werden, in Position gehalten wird.

Im vorstehenden sind die beiden parallelen Teile 55 des Übertragungselements 53 zwei Einzelbänder, die im Bereich des Zapfens 39 bzw. des Zapfens 60 einander überlappend jeweils die Formschlußöffnung 54 bzw. 59 aufweisen und zur Sicherung miteinander verschweißt sind. Es sind auch andere Verbindungsarten möglich, wie Falzung, Verschraubung und ähnliches. Vorteilhaft ist auch ein Unendlichband, das auf die exakte, erforderliche Länge gefertigt wird und also Ringform hat ohne die gezeigten Überlappungen. Bei der Mate­ rialauswahl für das Übertragungselement ist ein Flachband aus Metall vorteilhaft. Dieses ist wegen der Eigen­ elastizität zwar nicht so leicht verformbar wie ein Nicht­ stahlmaterial, doch wird die für die Verformung investierte Energie im Laufe der aufeinander abfolgenden Arbeitsgänge nahezu restlos wieder zurückgewonnen. Wird statt Stahl z. B. ein Übertragungselement aus Textilband verwendet, so muß mit einem Leistungsverlust durch innere Erwärmung des Materials bei seiner Verformung gerechnet werden. Dank Flachbandmate­ rial ist es auch ohne weiteres denkbar, andere Querschnitts­ formen des Übertragungselements zu verwenden, wenn auch Flachband im vorliegenden wegen der geometrischen Führung und seiner hohen Flexibilität in Umfangsrichtung zum ring­ förmigen Teil Vorteile aufweist. Der Innenraum 31 bzw. 6 der Radialkolbenpumpe wird im Betrieb von einer Vorförderpumpe mit einem Kraftstoff versorgt, der ca. unter 3-5 bar steht und durch die Radialkolbenpumpe z. B. auf Drucke größer 100 bar gebracht wird.

In Abwandlung der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Aus­ führungsform kann das Übertragungselement auch aus zwei parallel zueinander und nebeneinander liegenden, mit ihrer Ebene in Umfangsrichtung weisenden Flachbänder 755 gemäß Fig. 7 gebildet sein, die beide einerseits an dem ringför­ migen Teil 720 z. B. an einer radial abstehenden Rippe 769 entsprechend der Rippe 249 von Fig. 4 befestigt sind und andererseits an einem brückenartig ausgebildeten, als Über­ tragsteil dienenden Teil 740 befestigt sind. Dieses greift an dem zwischen den Flachbändern liegenden Pumpenkolben 738 an. Die Flachbänder sind dabei durch entsprechende Ausneh­ mung 756 durch das den Innenraum 6 vom Ringraum 31 trennende Gehäuse geführt. Auch sie können der Auslenkung des ringför­ migen Elements folgend leicht verformt werden und übertragen die axialen Kräfte symmetrisch auf den Pumpenkolben.

Eine Abwandlung der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Aus­ führungsform ist ferner der Fig. 3 zu entnehmen. Dort ist das aus einem einzigen Stück gebaute Übertragungselement 153 mit einer entsprechenden Führung über das Übertragungsteil 140 gelegt und über Umlenkstücke 158 auf der Seite des ring­ förmigen Teils 120 umgelenkt derart, daß wiederum zwei zu­ einander parallele Teile 155 im Zwischenbereich zwischen dem Übertragungsteil 140 und dem ringförmigen Teil 120 entste­ hen. Das Umlenkteil ist hierbei wiederum vorzugsweise zylin­ drisch im Querschnitt und weist eine mittige Querbohrung 66 auf, durch die senkrecht zur Bandebene und dem Umlenkteil 158 ein Querbolzen 67 gezogen ist, der durch eine entspre­ chende Bohrung 68 in einer radial vorstehenden Rippe 69 des ringförmigen Teils 120 geführt ist. Zwischen dieser Rippe und dem Umlenkteil 158 ist das Ende des Übertragungselement 153 jeweils eingespannt und auf die Stirnseite 70 der Rippe 69 umgelegt. Somit ergibt sich eine sehr gute formschlüssige Verbindung zwischen den Enden des Übertragungselements 53 und dem ringförmigen Teil 120, wobei die Enden dieses Über­ tragungselements 153 der Durchführung des Bolzens 67 zweimal durchbrochen sind.

Im vorstehenden wurde zwischen Anlenkung am Pumpenkolben und Anlenkung am ringförmigen Teil ein möglichst großer Abstand gewählt, womit erreicht wurde, daß das Übertragungselement 53 bzw. 153 nicht sehr stark verformt wird. Will man eine größere Verformung erlauben, so läßt sich die erfindungs­ gemäße Radialkolbenpumpe auch gemäß Fig. 4 ausführen. In diesem Falle ist der Pumpenkolben 238 als Kolben ausgeführt, der in einer entsprechenden als Stufenbohrung ausgeführten Zylinderbohrung 236 geführt ist. Dabei dient der im Durch­ messer größere Teil 72 des Stufenkolbens 238 als eigentli­ cher Pumpenkolben, der zusammen mit seinem im Durchmesser kleinerem Teil 73 in der im Durchmesser größeren Bohrung 74 den Pumpenarbeitsraum 248 einschließt. In diesem ist wie­ derum eine Druckfeder 246 angeordnet, die den Pumpenkolben bei seiner Saughubbewegung zurückfährt. In diesem Aus­ führungsbeispiel kann eine solche Feder auch als Zugfeder an der Außenseite des Pumpenkolbens angreifen, wie das in Fig. 5 gezeigt ist. Der Pumpenarbeitsraum 248 wird wiederum über eine Saugleitung 75, die, bei Wegfall einer Steuerung durch den Pumpenkolben selbst, nun ein Füllrückschlagventil 76 enthält, mit Kraftstoff versorgt.

Über einen entsprechenden Druckkanal 250 und dem Förder­ druckventil 251 wird der komprimierte Kraftstoff zum nicht weiter dargestellten Speicher gefördert. Zum Antrieb des Pumpenkolbens ist der im Durchmesser kleinere Stufenkolben­ teil 73, der auf der dem Pumpenarbeitsraum 248 abgewandten Seite in den Innenraum 206 ragt, dort mit einem gegenüber den vorstehenden Ausführungsbeispielen abgewandelten Über­ tragungselement 253 verbunden. Dieses besteht aus einem blattförmigen Teil, das einerseits am Ende des im Durch­ messer kleineren Stufenkolbenteils 73 verbunden ist und am anderen Ende mit einer Rippe 269 verbunden ist, die radial vom ringförmigen Teil 220 in Achsrichtung verlaufend ab­ steht. In diesem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der ring­ förmige Teil 220 nun durch ein Kugellager 77 auf dem Exzen­ ter 12 gelagert, welches Lager sowohl radiale als auch axiale Kräfte aufnehmen kann, so daß keine axiale Sicherung des ringförmigen Teils 22 erforderlich ist. Dieses ist an­ sonsten jedoch in gleicher Weise ausgeführt wie das ringför­ mige Teil 20 von Fig. 1 derart, daß es topfförmig ausge­ bildet ist mit einer das Innere des topfförmigen Teils ab­ schließenden Lippendichtung 226.

Fig. 5 zeigt in Abwandlung zu Fig. 4 die axiale Aufsicht dieses Ausführungsbeispiels, woraus zu ersehen ist, daß sich das blattförmige Übertragungselement 253 entsprechend dem Versatz e des Exzenters 12 verformen kann. Der Pumpenkolben ist dort schematisch gezeigt durch eine Zugfeder 78, die am Gehäuse eingehängt ist, radial nach außen beaufschlagt. In Abwandlung kann das Übertragungselement 253′ auch statt an einer Rippe 269 an der Umfangsfläche des ringförmigen Teils 220 befestigt sein, wie Fig. 5 zeigt.

Fig. 6 zeigt schließlich eine abgewandelte Form des Aus­ führungsbeispiels nach Fig. 4, bei dem das ringförmige Ele­ ment 320 nur noch Ringform hat mit radial abstehenden Rippen 369, an denen die von Fig. 4 bereits bekannten blattför­ migen Übertragungselemente 253 befestigt sind zur Betätigung des stufenförmigen Kolbens 238. Zur Abdichtung der Lager­ stelle des ringförmigen Elements 320 ist nun zwischen dem Kugellager 77 von Fig. 4 und dem ringförmigen Element 320 ein Balg 79 eingespannt, der sackförmig ausgebildet ist und mit seinen äußeren Enden über Flansche 81 dicht mit der den Austritt der Antriebswelle 2 umgebenden Stirnwand des Pum­ pengehäuses verbunden ist. Innerhalb des sackförmigen Balges befindet sich dann der Austritt der Antriebswelle 2, der Exzenter 12, das Kugellager 77 und ein Befestigungselement 82, das eine Gewindebohrung aufweist, in die das Ende einer Schraube 83 schraubbar ist, die durch die Gehäusewand 84 des Pumpengehäuses in einer Bohrung 85 hindurchgeführt ist, durch eine Öffnung im Boden des sackförmigen Balgs hindurch­ tritt und bei Einschrauben in das Befestigungselement 58 zwischen diesem und der Gehäusewand den angrenzenden Teil des sackförmigen Balges einspannt unter dichtem Verschluß des Inneren des Balges.

Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß ein Massenaus­ gleich, wie er in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 vorgesehen ist, nicht anwendbar ist. Dort ist, um Unwuchten aufgrund der exzentrischen Lage des Exzenters und der auf ihn laufenden Massenteile zu vermeiden, ein Gewichtsaus­ gleich vorgesehen, in Form eines Massenteiles 86 als Aus­ gleichsmasse, das zunächst als radial verlaufender, von der Antriebswelle 2 abstehender Teil 87 und dann als achsparallel verlaufender, das ringförmige Element 20 über­ greifenden Teil 88 ausgeführt ist und diametral der Exzen­ trizität des Exzenters angeordnet ist. Kann jedoch die Masse, die auf dem Exzenter sitzt, dadurch vermindert wer­ den, daß statt eines Wälzlagers ein Gleitlager verwendet werden kann, daß zugleich auch noch Trockenlaufeigenschaften aufweist derart, daß es von Benzin umspült sein kann, so kann die Masse des ringförmigen Teils auch durch Weglassen der Wellendichtung 26 erheblich vermindert werden und ein solcher Massenausgleich entfallen.

In Fig. 8 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel als Schnitt senkrecht zur in Fig. 9 wiedergegebenen Ansicht der An­ triebswelle 802 dieses Ausführungsbeispiels gezeigt. Diese Ausführung ist für eine Reihenanordnung von mehreren Pum­ penkolben geeignet, wozu die Antriebswelle 802 beidseitig gelagert wird mit dazwischen angeordneten Exzentern 812. Diese sind entweder durch Lager 90, wie auf der linken Hälfte von Fig. 9 dargestellt, voneinander getrennt oder durch Zwischenscheiben 89, wie auf der rechten Hälfte darg­ estellt. Auf den Exzentern 812 sind mittels halbzylin­ drischer Lagerflächen 887 Lagerschalen 820 gelagert, die jeweils mit ihrer der Lagerfläche gegenüberliegenden gerun­ deten Außenfläche eine Auflagefläche 888 für ein Übertra­ gungselement 853 bildet. Dieses ist in der Folge in gleicher Weise ausgebildet wie das Übertragungselement 53 von Fig. 2. Es verzweigt sich nach Verlassen der Lagerschale an des­ sen gerundeter Außenkante in zwei zueinander parallel ver­ laufende Teile 855, die innerhalb des Gehäuses durch Ausneh­ mungen 856 hindurch zum Übertragungsteil 840 führen, das gleicherweise wie das von Fig. 2 ausgebildet ist und das, wie auch in Fig. 2 einen Pumpenkolben 38 beaufschlagt ent­ gegen der Kraft einer Druckfeder 46, die im Pumpenarbeits­ raum 48 angeordnet ist. Das Übertragungselement 853 kann dabei als durchgehendes oder an einer Stelle miteinander zusammengefügtes Band ausgeführt werden, wobei die Außenkon­ tur der Lagerschale 820 am Lagebereich des Übertragungsele­ mentes analog der Außenkontur des Übertragungsteils 840 aus­ gebildet ist. Die Druckfeder 46 sorgt dabei dafür, daß das Übertragungselement 853 immer gespannt ist und die Lager­ schale 820 mit ihrer offenen Lagerfläche ständig am Exzenter 812 gehalten wird, so daß sie den erforderlichen Antrieb auf dem Pumpenkolben durch die Verstellung des Exzenters durch­ führen kann.

Der Pumpenarbeitsraum 48, der durch den Pumpenkolben im zwischen den Ausnehmungen 856 liegenden Gehäuseteil eingeschlossen ist, wird wiederum durch ein Füllrück­ schlagventil 876 und eine Saugleitung 875 mit Kraftstoff versorgt, der dann, auf Hochdruck gebracht, über das Rück­ schlagventil 851 und den Druckkanal 850 abgeführt wird. Die Rückschlagventile sind in Sackbohrungen des Gehäuses un­ tergebracht, welche Sackbohrungen durch Stopfen 190 ver­ schlossen sind.

Der Fig. 9 entnimmt man, daß die Lagerschalen 820 axial geführt werden, und zwar entweder zwischen Gehäusewand und einem Zwischenlager 90 oder zwischen zwei Zwischenlager im mittleren Bereich der Antriebswelle 802 oder aber durch auf der Antriebswelle 802 zwischen den Exzentern 820 vorgese­ henen Zwischenscheiben 89 bzw. der Gehäusewand. Diese Anord­ nung ergibt ebenfalls eine sehr kompakt bauende Einheit mit aufgrund der halbringförmigen Lagerschalen gering gehaltenen bewegten Massen.

Die hier beschriebenen Ausführungsformen der erfindungs­ gemäßen Kolbenpumpe können auch als hydraulische An­ triebsmaschine verwendet werden, indem in kinematischer Um­ kehrung dem Pumpenarbeitsraum Druckmittel aus einer Hoch­ druckquelle gesteuert zugeführt wird, bis der Pumpenkolben, jetzt als Arbeitskolben dienend, seinen Arbeitshub aus­ geführt hat, den er über den Exzenter 12 auf die Welle 2, die jetzt eine Abtriebswelle im Sinne einer Kurbelwelle ist, über die Übertragungselemente 53, 55 überträgt und über diese zugleich einen anderen Pumpenkolben zu seinem Rückhub austreibt. Nach Erreichen seines oberen Totpunktes wird die Druckmittelzufuhr in den Arbeitsraum unterbrochen und eine Entlastungsleitung zu einem Entlastungsraum geöff­ net, so daß der Pumpenkolben, durch einen oder mehrere andere der Pumpenkolben über den Exzenter und das Übertra­ gungselement bewegt seinen Rückhub ausführen kann, wobei er die im Arbeitsraum vorhandene Druckmittelmenge in die geöff­ nete Entlastungsleitung fördert.

Claims (24)

1. Kolbenpumpe mit wenigstens einem radial zu einer Mit­ telachse (11) einer Antriebswelle (2) in einem Pumpengehäuse (1) angeordneten Pumpenzylinder (36, 236), in dem ein Pum­ penkolben (38, 238) durch eine Betätigungseinrichtung zu seinem Druckhub zur Mittelachse (11) hin angetrieben wird, wobei das Betätigungselement auf einem von der Antriebswelle (2) angetriebenen Exzenter (12) gelagert ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung aus einem auf dem Exzenter drehbar gelagerten zumindest teilringförmigen Teil (20, 820) und einem mit diesem einerseits und mit dem Pumpenkolben andererseits verbundenen, in Umfangsrichtung biegsamen Übertragungselement (53, 153, 253) besteht.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben durch eine Rückstellfeder (60, 246, 78, 860) axial auswärts beaufschlagt ist.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben als Stufenkolben (238) ausgebildet ist und mit seinem im Durchmesser kleineren Teil (73) durch die im Durchmesser kleinere Bohrung einer den Pumpenkolben aufneh­ menden stufenförmigen Zylinderbohrung (236) radial nach in­ nen einem vom Pumpengehäuse umgebenen Innenraum (6) austritt und dort mit dem Übertragungselement (253) verbunden ist (Fig. 5 und 6).

4. Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement aus zwei zu einander parallel ver­ laufenden Teilen (55, 155) besteht, die an einem Übertra­ gungsteil (40, 140) angreifen, das mit dem zwischen den parallel zueinander verlaufenden Teilen des Übertragungsele­ ments angeordneten Pumpenkolben (38) verbunden ist (Fig. 1 bis 3 und 8).

5. Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest teilringförmige Teil eine halbringförmige, mit halbzylindrischer Lagerfläche (87) versehene Lagerschale (820) ist, die auf der der Lagerfläche (87) gegenüberlie­ genden Seite eine gerundete Auflagefläche (88) für das Über­ tragungselement (853) aufweist, wobei die Lagerschale mit ihrer Lagerfläche (87) durch die Rückstellfeder (860) am Exzenter (12) gehalten wird.

6. Kolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle wenigstens einen zwischen zwei Zwischen­ scheiben (89) oder Lager der Antriebswelle liegenden Exzen­ ter (812) aufweist, zwischen welchen Zwischenscheiben und/oder axiale Begrenzungswand des Lagers die Lagerschale axial geführt ist.

7. Kolbenpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die zueinander parallel verlaufenden Teile des Übertragungselements in einer gemeinsamen, axial gerichteten Ebene angeordnet sind.

8. Kolbenpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die zueinander parallel verlaufenden Teile (55, 155) des Übertragungselements in Drehrichtung des Exzenters (12) gesehen vor und hinter dem Pumpenkolben (38) am Über­ tragungsteil (40, 140) angreifen (Fig. 1 bis 3 und 8).

9. Kolbenpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die zueinander parallel verlaufenden Teile (55, 155) des Übertragungselements jeweils als Einzelteile mit dem Übertragungsteil und dem ringförmigen Teil verbunden sind (Fig. 2 und 7).

10. Kolbenpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das Übertragungselement über eine Umlenkanordnung (58, 158) am ringförmigen Teil (20, 120) und über das Über­ tragungsteil (40, 140) geführt ist, mit wenigstens einer Fixiervorrichtung (54, 39, 60, 59, 67, 68, 69) gegen Längs­ verschiebung des Übertragungselements an einem der Teile, dem ringförmigen Teil oder dem Übertragungsteil.

11. Kolbenpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement (153) durch ein einziges Teil gebildet wird.

12. Kolbenpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement ein Ringelement ist.

13. Kolbenpumpe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die parallel zueinander verlaufenden Teile (55, 155) des Übertragungselements an ihren Enden ein Form­ schlußteil (54, 59) aufweisen, mit dem sie in entsprechende Formschlußteile (39, 60) am Übertragungsteil (40) einerseits und am ringförmigen Teil (20) andererseits eingreifen.

14. Kolbenpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Formschlußteile eine Loch-Zapfen-Verbindung bilden.

15. Kolbenpumpe nach Anspruch 10 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Übertragungsteil (40) prismatisch ausge­ bildet ist mit pilzförmigem Querschnitt und mit gerundeten Kanten, über die das Übertragungselement geführt wird, und das ringförmige Teil Zapfen (58) als Umlenkanordnung hat, zwischen den die zueinander parallelen Teile (55) des Über­ tragungselements mit ihren die Formschlußteile aufweisenden Enden am ringförmigen Teil anliegen und dort die Form­ schlußverbindung mit dem ringförmigen Teil eingehen.

16. Kolbenpumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundung (44) am Übertragungsteil im Querschnitt einen Teilkreis bildet, dessen Durchmesser gleich groß ist wie der Durchmesser der aus zylindrischen Bolzen (58) ge­ bildeten Umlenkvorrichtung.

17. Kolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement aus Flachbandmaterial besteht mit einer Bandebene, die senkrecht zur Längsrichtung der Mit­ telachse liegt.

18. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeich­ net, daß das Übertragungselement aus Flachbandmaterial besteht mit einer Bandebene, die in Längsrichtung zur Mit­ telachse liegt.

19. Kolbenpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das ringförmige Teil (20) auf seiner einen Axialseite eine das ringförmige Teil stirnseitig ver­ schließenden, den Exzenter (12) stirnseitig umfassenden Boden (21) hat und auf seiner anderen Axialseite ein mit dem Exzenter zusammenwirkendes Dichtelement (26) aufweist.

20. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Antriebswelle (2) diametral zum Exzenter (12) ein zum Teil parallel zu diesem verlaufendes Ausgleichsmassenteil (88) angeordnet ist.

21. Kolbenpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß mit dem ringförmigen Teil ein den Exzenter dicht umschließender Balg (79) verbunden ist.

22. Kolbenpumpe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg zwischen ringförmigem Teil (320) und Wälzlager (77) eingespannt ist und einerseits dicht mit dem den Aus­ tritt der Antriebswelle umgebenen Pumpengehäuse verbunden ist und andererseits mit einer der Stirnseite des Exzenters gegenüberliegenden Gehäusewand verbunden ist.

23. Kolbenpumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite des Exzenters eine Schmiermittelaus­ trittsöffnung (18) vorgesehen ist, in der eine Kugel (24) gelagert ist, an der der Boden des ringförmigen Teils (20) durch eine zwischen der Außenseite des Bodens und einer Ge­ häusewand eingespannte Feder (22) gehalten wird.

24. Kolbenpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenpumpe einen gesteuer­ ten Druckmittelzulauf von einer Hochdruckquelle her zum Pum­ penarbeitsraum (48) und einen gesteuerten Druckmittelablauf zu einem Entlastungsraum aufweist und als hydraulische An­ triebsmaschine betrieben wird.