DE4441817C2 - Radialkolbenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe mit meh­ reren in einem Pumpenkörper vorgesehenen Zylinderbohrungen für die Aufnahme von federbelasteten Kolben, die sternför­ mig um einen Exzenter angeordnet sind. Auf dem Exzenter sind zum reibungsfreien Antrieb der Kolben ein Gleitring und eine Gleitbuchse gelagert. Beiderseits des Exzenters sind Anlaufscheiben eingebaut. Die Innenräume der Kolben stehen über Saugventile im Kolbenboden mit einem an einen Behälter angeschlossenen und im Exzenterbereich liegenden Ansaugraum in Verbindung. Weiterhin sind die Innenräume zum Ausstoß des Drucköls über Auslaßventile an einen oder meh­ rere Verbraucher angeschlossen.

Eine Radialkolbenpumpe dieser Bauart ist bereits aus der DE 41 31 033 A1 bekannt. Die Kolben tauchen während des Ansaughubes mit ihren Kolbenfüßen in einen Ansaugraum ein, in welchem auch der Exzenter rotiert. Dieser Ansaugraum ist einseitig durch einen Wellendichtring begrenzt. Durch die Verwendung von Saugventilen in den Kolbenböden erhält man eine gute Kolbenbefüllung. Der Exzenter ist mit einer Welle einteilig hergestellt. Zur axialen Festlegung der Welle sind beiderseits des Exzenters Anlaufscheiben eingebaut. Handelt es sich beispielsweise um eine in ein Getriebe in­ tegrierte Radialkolbenpumpe, so saugt diese erhitztes Schmieröl aus dem Ansaugraum an, in welchem Unterdruck herrscht. Dabei besteht die Gefahr, daß über den Wellen­ dichtring Luft angesaugt wird. Als Folge davon entstehen Geräusche und Förderstromeinbrüche.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Ansaugraum so zu gestalten, daß ein Ansaugen von Luft vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekenn­ zeichnete Pumpe gelöst. Die Ansprüche 2 bis 5 enthalten vorteilhafte Weiterbildungen.

Das Hauptmerkmal der neuartigen Pumpe besteht darin, daß die Anlaufscheiben an ihrem Außendurchmesser so im Pum­ penkörper gehalten sind, daß der Ansaugraum auf eine etwa im Umlaufbereich des Exzenters liegende Ringkammer be­ schränkt ist. Für die Zufuhr des Öls münden in die durch die Anlaufscheiben vom übrigen Wellenhohlraum abgeschottete Ringkammer zwischen den Kolben angeordnete und an einen Ölvorrat angeschlossene Kanäle. Da das Saugöl in der Ring­ kammer unter Unterdruck steht, das außerhalb der Ringkammer im Wellenraum befindliche Lecköl aber mindestens Atmosphä­ rendruck hat, werden die Axialscheiben an den Gleitring gesaugt. Bei hoher Anlagedichtheit ist ein Austausch von Öl aus dem Wellenraum in die Ringkammer und damit ein Ansaugen von Luft nicht mehr möglich.

Aus der DE 29 51 012 C2 ist es zwar bereits bekannt, bei einer aus zwei Radialkolbenpumpen bestehenden Pumpen­ anordnung mit einem gemeinsamen verbreiterten Exzenter zwei gesonderte Exzenterräume vorzusehen. Die Exzenterräume sind durch eine auf dem Exzenter axial festgelegte Scheibe un­ terteilt. Die eine Pumpe ist als Einzylinderpumpe und die andere als Mehrzylinderpumpe ausgeführt. Die Einzylinder­ pumpe arbeitet mit sogenannter Obenansaugung. Ihr in den Exzenterraum eintauchender Kolbenfuß erzeugt jedoch eine Druckamplitude pro Umdrehung mit einem besonders hohen Wert. Dadurch entstehen Druckschwingungen, die sich bei einem gemeinsamen Exzenterraum auf den Ansaugvorgang der an den Kolbenfüßen ansaugenden Mehrzylinderpumpe störend aus­ wirken könnten. Eine Unterteilung in zwei den Pumpen zuge­ ordnete Exzenterräume vermeidet dagegen eine Übertragung der Druckschwingungen der Einzylinderpumpe auf die Mehrzy­ linderpumpe im Ansaugbereich. Die beiden Exzenterräume sind jedoch durch die Scheibe nicht hermetisch voneinander abge­ schlossen, sondern diese werden vom Saugöl durchflossen. Die Scheibe stellt in ihrer Funktion gewissermaßen eine Prallwand dar.

In Weiterentwicklung der Erfindung sind die Anlauf­ scheiben so ausgeführt, daß sie den außenliegenden Gleit­ ring in jeder Drehlage überdecken. Dadurch läßt sich eine gute Dichtheit der Ringkammer erzielen.

Nach einem weiteren Merkmal sind der Gleitring und die Gleitbuchse axial breiter ausgeführt als der Exzenter, die Gleitbuchse aber nicht breiter als der Gleitring. Dadurch erhält man eine gute Schmierung in den Spalten der Gleit­ partner (Exzenter, Gleitbuchse und Gleitring). Durch die Fliehkraft lassen sich neben dieser Spaltschmierung auch die Gleitflächen der Anlaufscheiben mit Öl versorgen.

Außerdem ist nach einem Merkmal in den Gleitring eine Nut eingearbeitet. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß sich in der Nut ein Ölring aufbaut, der das Ansaugen über die Saugventile an den Kolbenböden erleichtert. Die vorgeschla­ gene Nut vermeidet außerdem eine dem Exzenter vorauseilende Druckwelle, welche die Anlaufscheiben auseinanderdrückt.

Schließlich ist nach einem weiteren Merkmal in einem Leckölumlauf ein außerhalb und möglichst oberhalb der abge­ schotteten Ringkammer liegender Ringraum zur Aufnahme von Restlufteinschlüssen vorgesehen. Diese Restluft kann daher nicht in die Ringkammer eindringen, sondern diese wird durch den Leckölumlauf zum Beispiel in ein entlüftetes Ge­ triebegehäuse mitgerissen.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen ist nur eine Kombinationsmöglichkeit in bezug auf die Ausgestaltung und Anwendung ausführlich dargestellt. Dem Leser wird empfoh­ len, jede Aussage auch einzeln zu betrachten und ihre Brauchbarkeit in anderen Zusammenhängen und Kombinationen zu überprüfen, dies insbesondere im Zusammenhang mit dem angeführten Stand der Technik. Naheliegende Möglichkeiten ergeben sich für den Fachmann, wenn er die geschilderten Maßnahmen wegen der damit verbundenen Vorteile benutzt.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Teil-Längsschnittes näher erläu­ tert.

Die Radialkolbenpumpe 1 ist in einem Ausführungsbei­ spiel in ein nicht gezeichnetes Getriebegehäuse eingebaut. Das Getriebegehäuse enthält eine Anfahreinrichtung in Form eines hydrodynamischen Wandlers 2, von dem ein Leitrad 3 und ein Pumpenrad 4 nur teilweise angedeutet sind. Ein ebenfalls notwendiges Turbinenrad ist nicht sichtbar. Der Wandler 2 ist über eine Gleitbuchse 5 auf einer gehäusefe­ sten Leitradhohlwelle 6 gelagert. Das Leitrad 3 stützt sich über einen Freilauf 7 gleichfalls auf der Leitradhohlwel­ le 6 ab. Die Radialkolbenpumpe schließt unmittelbar an den Wandler 2 an. Auf der anderen Seite der Radialkolbenpumpe 1 liegt ein nicht dargestelltes Zahnradgetriebe. Auf der Leitradhohlwelle 6 ist als Antriebselement für die Radial­ kolbenpumpe 1 ein Exzenter 8 drehbar gelagert. Eine mit dem Pumpenrad 4 fest verbundene Pumpenwelle 10 trägt einen Zap­ fen 11, der in den Exzenter 8 eingreift und eine form­ schlüssige Verbindung zur Drehmitnahme des Exzenters 8 her­ stellt. Um eine Relativbewegung zwischen mehreren Kolben 12 der Radialkolbenpumpe 1 und einem Gleitring 13 zu vermei­ den, sieht man eine Gleitbuchse 14 zwischen dem Exzenter 8 und dem Gleitring 13 vor. Die Kolben 12 werden durch die Kraft von Druckfedern 15 mit ihrem Kolbenboden 16 am Gleit­ ring 13 in Anlage gehalten. Die Kolben 12 gleiten in Zylin­ derbohrungen 17 eines Pumpenkörpers 30. Stopfen 20 ver­ schließen die Zylinderbohrungen 17. Jeder Stopfen 20 hat als Auslaß aus Druckräumen 21 eine Bohrung 22. Eine Bandfe­ der 23 umspannt ringartig alle Stopfen 20. Die Bandfeder 23 dichtet die Bohrungen 22 gemeinsam gegen eine Sammelring­ nut 24 ab, die über einen Kanal 9 mit einem oder mehreren Verbraucher(n) in Verbindung steht.

Während des Betriebs der Radialkolbenpumpe 1 wölbt sich die Bandfeder 23 durch den Förderdruck von einer Dichtfläche 19 über jeweils dem Kolben 12 auf, der gerade einen Druckhub ausführt. Die Kolben 12 saugen das Drucköl an ihrem dem Exzenter 8 zugewandten Kolbenboden 16 über ein Saugventil 25 an. Der Kolben 12 ist in der oberen Totpunkt­ stellung dargestellt. Die Bandfeder 23 ist bereits ge­ schlossen, während das Saugventil 25 demnächst öffnet.

Nach der Erfindung ist eine im Umlaufbereich des Ex­ zenters 8 liegende Ringkammer 26 durch Anlaufscheiben 27 und 28 von einem Wellenhohlraum 31 abgeschottet. Die An­ laufscheiben 27 und 28 sind an ihrem Außendurchmesser in dem in das Pumpengehäuse 18 eingesetzten Pumpenkörper 30 gehalten. Der Innendurchmesser der Anlaufscheiben 27 und 28 ist so gewählt, daß er den Gleitring 13 in jeder Stellung des Exzenters 8 überdeckt. Dabei ist die Überdeckung der Anlaufscheibe 27 wegen des Eingriffs des Zapfens 11 in den Exzenter 8 in der unteren Totpunktlage des Exzenters (siehe untere Zeichnungshälfte) etwas geringer. Die Überdeckung auf beiden Seiten des Gleitringes 13 ist jedenfalls voll ausreichend, um zwischen der Ringkammer 26 und dem Wellen­ hohlraum 31 einen kleinen Druckunterschied von bis zu 2 bar aufrechtzuerhalten. Durch den in der Ringkammer 26 herr­ schenden Ansaugdruck werden die Anlaufscheiben 27 und 28 an den Gleitring 13 angelegt oder angesaugt, wodurch die er­ forderliche Dichtheit gesichert ist. Der Gleitring 13 ist in seiner axialen Breite deutlich größer als der Exzen­ ter 8, während die Gleitbuchse 14 breiter als der Exzenter, aber nicht breiter als der Gleitring 13, ausgeführt ist.

Diese Bemessung ist vorteilhaft für die Schmierung der Gleitpartner (Exzenter 8, Gleitbuchse 13, Gleitring 14). Das Öl kann, unterstützt durch die Fliehkraft, über einen breiten Radialspalt 32 nach außen in axiale Laufspalte und zwischen radiale Gleitflächen der Anlaufscheiben 27 und 28 gelangen. Das Schmieröl wird durch die Abschottung gewis­ sermaßen in die Lagerstellen hineingezogen.

Zur Erfindung gehört außerdem, daß die Ölversorgung der Ringkammer 26 über zwischen den Kolben 12 liegende Kanäle 38 erfolgt, die in eine in den Pumpenkörper 30 ein­ gearbeitete Ringnut 33 einmünden. Diese Ringnut 33 steht mit einem Einlaßkanal 39 in Verbindung. Der Gleitring 13 ist zweckmäßig mit einer Ringnut 40 versehen, in der sich ein Ölring aufbaut. Dadurch wird das Ansaugen über die Saugventile 25 verbessert.

Wie kleine Pfeile andeuten, findet der Leck- und Schmierölumlauf über die Gleitbuchse 5, den Wellenhohl­ raum 31, eine Bohrung für den Zapfen 11, einen Gehäusera­ dialspalt 34, einen Ringraum 35 und einen Kanal 36 statt. Dieser Ölumlauf ist vor der Saugwirkung der Kolben 12 durch die Abschottung der Ringkammer 26 geschützt, so daß über einen Wellendichtring 37 keine Luft angesaugt werden kann. Der Ringraum 35 ist radial möglichst weit nach außen zu legen, damit die im Leckölumlauf vorhandene Restluft nicht in die Ringkammer 26 eindringt. Diese Restluft wird durch das Öl im Kanal 36 mitgerissen und kann zum Beispiel durch eine Getriebeentlüftung nach außen gelangen.

Die Erfindung ist nicht auf Radialkolbenpumpen mit den dargestellten Saugventilen 25 beschränkt. Die Kolben können auch mit seitlichen in der Kolbenwand angeordneten Saugöff­ nungen versehen sein, die beim Saughub in die beschriebene abgeschottete Ringkammer 26 eintauchen. Die Zuführung des Saugöles geschieht in diesem Falle über eine etwas tiefer liegende und den Saugöffnungen zugewandte Ringnut, die mit dem Ölvorrat Verbindung hat. Dieses Saugsystem ist bei Ra­ dialkolbenpumpen allgemein bekannt.

Bezugszeichen

1

Radialkolbenpumpe

2

Wandler

3

Leitrad

4

Pumpenrad

5

Gleitbuchse

6

Leitradhohlwelle

7

Freilauf

8

Exzenter

9

Kanal

10

Pumpenwelle

11

Zapfen

12

Kolben

13

Gleitring

14

Gleitbuchse

15

Druckfeder

16

Kolbenboden

17

Zylinderbohrung

18

Pumpengehäuse

19

Dichtfläche

20

Stopfen

21

Druckraum

22

Bohrung

23

Bandfeder

24

Sammelringnut

25

Saugventil

26

Ringkammer

27

Anlaufscheibe

28

Anlaufscheibe

29

-

30

Pumpenkörper

31

Wellenhohlraum

32

Radialspalt

33

Ringnut

34

Gehäuseradialspalt

35

Ringraum

36

Kanal

37

Wellendichtring

38

Kanäle

39

Einlaßkanal

40

Ringnut

Claims (5)

1. Radialkolbenpumpe mit folgenden Merkmalen:

• - in einem Pumpenkörper (30) sind mehrere Zylinderboh­ rungen (17) für die Aufnahme von federbelasteten Kol­ ben (12) vorgesehen, die sternförmig um einen Exzen­ ter (8) angeordnet sind;
• - auf dem Exzenter (8) sind zum reibungsfreien Antrieb der Kolben (12) ein Gleitring (13) und eine Gleitbuch­ se (14) gelagert;
• - beiderseits des Exzenters (8) sind Anlaufscheiben (27 und 28) eingebaut;
• - die Innenräume (21) der Kolben (12) stehen über Saug­ ventile (25) im Kolbenboden (16) mit einem an einen Ölvorrat angeschlossenen und im Exzenterbereich ange­ ordneten Ansaugraum in Verbindung;
• - die Innenräume (21) sind über Auslaßventile (22, 23) mit einem oder mehreren Verbraucher(n) verbunden,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - die Anlaufscheiben (27, 28) sind an ihrem Außendurch­ messer so im Pumpenkörper (30) gehalten, daß der An­ saugraum auf eine etwa im Umlaufbereich des Exzen­ ters (8) liegende Ringkammer (26) beschränkt ist;
• - in die durch die Anlaufscheiben (27, 28) von einem Wellenhohlraum (31) abgeschottete Ringkammer (26) mün­ den zwischen den Kolben (12) angeordnete und an einen Ölvorrat angeschlossene Kanäle (38).

2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anlaufscheiben (27, 28) den außenliegenden Gleitring (13) in jeder Drehlage über­ decken.

3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Gleitring (13) und die Gleitbuchse (14) axial breiter als der Exzenter (8), die Gleitbuchse (14) aber nicht breiter als der Gleitring (13), ausgeführt sind.

4. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Gleitring (13) eine Ringnut (40) eingearbeitet ist.

5. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in einem Leckölumlauf ein außerhalb und möglichst oberhalb der Ringkammer (26) lie­ gender Ringraum (35) zur Aufnahme der Restluft vorgesehen ist.