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Druckmittelpumpe zum Betrieb hydraulischer Arbeitsmaschinen in Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Druckmittelpumpe zum Betrieb hydraulischer Arbeitsmaschinen
in durch Einspritzbrennkraftmaschinen angetriebenen Kraftfahrzeugen, beispielsweise
Kippvorrichtungen in Lastkraftwagen, Hebeeinrichtungen bei Ackerschleppern und ähnlicher
Einrichtungen.
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Bei bekannten Einrichtungen dieser Art ist meistens eine besondere,
von der Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs angetriebene Druckmittelpumpe vorgesehen,
die das geförderte Druckmittel einem besonderen Vorratsbehälter entnimmt und demzufolge
einen besonderen Antrieb, eine besondere Saugleitung und einen besonderen Vorratsbehälter
für das Druckmittel erfordert.
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Es ist ferner bekannt, die Druckmittelpumpe mit einer Einrichtung
zur Regelung der Fördermenge zwischen Null und einem Höchstwert zu versehen und
diese Fördermengenregelung in Abhängigkeit vom Druck vor dem Kolben im Zylinder
der hydraulischen Arbeitsmaschine vorzunehmen.
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Weiter ist bereits vorgeschlagen worden, eine überbemessene Zahnrad-
Schmierölpumpe im Getriebe des Fahrzeugs vorzusehen und deren Mehrförderung zum
Betrieb der hydraulischen Arbeitsmaschine zu verwenden und in der Druckleitung zwischen
der Schmierölpumpe und dem Zylinder der hydraulischen Arbeitsmaschine eine Art überdruckventil
in Form eines Druckschalters anzuordnen, um zu verhindern, daß nach dem Erreichen
der Endstellung des Kolbens im Zylinder der hydraulischen Arbeitsmaschine ein zu
hoher Druck entsteht und zu Beschädigungen der hydraulischen
Arbeitsmaschine,
der Schmierölpumpe oder ihres Antriebes führt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Druckmittelpumpe vorzusehen, die
weder einen besonderen Antrieb, noch einen besonderen Vorratsbehälter für das Druckmittel,
noch eine besondere Saugleitung erfordert und deren Fördermenge entweder in Abhängigkeit
vom Druck vor dem Kolben im Zylinder der hydraulischen Arbeitsmaschine zwischen
Null und einem Höchstwert regelbar oder gleichbleibend ist, in welch letzterem Falle
an einer vom Zylinder der hydraulischen Arbeitsmaschine -abgehenden Leitung ein
Druckschalter angeschlossen ist, der bei Überschreiten des zulässigen Druckes im
Zylinder der hydraulichen Arbeitsmaschine die Fördermenge zurückströmen läßt.
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Nach der Erfindung soll daher bei durch Einspritzbrennkraftmaschinen
angetriebenen Kraftfahrzeugen als Druckmittel Kraftstoff verwendet werden und mindestens
eine .als Kolbenpumpe ausgebildete Druekmittelpumpe im Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe,
wie dieses bereits von anderen Zwecken dienenden Pumpen bekannt ist, angeordnet
und für ihren Antrieb vermittels Stößels zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen
Förderung in ebenfalls bekannter Weise auf der Nockenwelle der Kraftstoffeinspritzpumpe
ein an sich bekannter Mehrfachnocken angeordnet sein und die Ansaugbohrung-der Druckmittelpumpe
in den für alle im Pumpengehäuse angeordneten Pumpen gemeinsamen Saugraum des Pumpengehäuses
einmünden.
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Um die Druckschwankungen in der Druckleitung- der Druckmittelpumpe
möglichst gering zu halten, können bei- mehr als einer im Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe
angeordneten, in eine gemeinsame Druckleitung fördernden Druckmittelpumpen die diese
antreibenden Mehrfachnocken auf der Nockenwelle der Kraftstoffeinspritzpumpe entsprechend
der Anzahl der Druckmittelpumpen gegeneinander versetzt sein. Weitere Einzelheiten
des Gegenstandes der Erfindung sollen an Hand der Zeichnung beschrieben und in ihrer
Wirkungsweise erläutert werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. i eine Pumpeneinheit mit zwei Druckmittelpumpen,
teilweise aufgeschnitten, Fig. 2 einen Nocken der Einspritzpumpe, Fig. 3 einen Mehrfachnocken
der Druckmittelpumpe, Fig.4 das sich im Zylinder bewegende Ende eines. Kolbens einer
Druckmittelpumpe mit selbsttätiger Fördermengenregelung in Abhängigkeit vom Druck
vor dem Kolben im Zylinder der hydraulischen Arbeitsmaschine, Fig. 5 einen Druckschalter
für eine Druckmittelpumpe ohne Fördermengenregelung.
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Im Gehäuse i der Kraftstoffeinspritzpumpe sind zusätzlich zu den Zylindern
der einzelnen Einspritzpumpen in gleicher Weise wie diese die Zylinder 2, im vorliegenden
Falle deren zwei, der Druckmittelpumpe angeordnet, deren Ansaugbohrungen in den
für alle im Gehäuse i angeordneten Pumpen, Einspritze sowohl als auch Druckmittelpumpen,
gemeinsamen im Gehäuse i angeordneten Saugraum 4 führen. Die Pumpenzylinder 2 sind
an ihrem unteren Teil auf einen geringeren Außendurchmesser abgesetzt und stützen
sich mit der so entstandenen Schulter in einer entsprechend den beiden Durchmessern
gestalteten Bohrung in der unteren Wand des Saugraumes 4 des Gehäuses i auf die
Schulter dieser- Bohrung ab. Auf die obere Stirnseite des Pumpenzylinders 2 ist
das Gehäuse 5 des durch eine Druckfeder 6 belasteten Druckventils 7 in einer Bohrung
der oberen Wand des Gehäuses i aufgesetzt. Durch eine in- ein Gewinde dieser Bohrung
eingeschraubte Rohrverschraubung 8 sind die vorgenannten Teile, Gehäuse i, Pumpenzylinder
2 und Gehäuse 5 des Druckventils 7 fest zusammengespannt.
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Von den Rohrverschraubungen 8 führen Druckleitungen 9 zu einem Sammelanschlußstück
io für sämtliche Druckmittelpumpen, die im Einspritzpumpengehäuse i angeordnet sind,
von dem eine Rohrleitung i i zum Zylinder der hydraulischen Arbeitsmaschine geführt
ist.
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Auf dem unteren Teil des Pumpenzylinders 2 ist eine Hülse 12 aufgeschoben,
auf der oberhalb einer waagerechten Zwischenwand 13 des Gehäuses i ein waagerecht
liegendes Stirnrad befestigt ist, in das eine Zahnstange 15 eingreift, die im Gehäuse
i waagerecht verschiebbar geführt ist und durch deren Verschiebung die Hülse 12
gedreht werden kann. Der Pumpenkolben 16 ist durch einen in der Hülse 12 an ihrem
unteren Ende befestigten Stift 17, der durch einen Schlitz des Pumpenkolbens 16
hindurchgeht, gekuppelt, so daß dieser die Drehbewegung der Hülse 12 mitmacht.
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Diese Verdrehung des Pumpenkolbens dient zur Regelung der Fördermenge
der Druckmittelpumpe. Zu diesem Zweck ist der Pumpenkolben 16 an seinem sich im
Zylinder 2 bewegenden Ende mit einer Ringnut 18, zwei von dieser parallel zu :Mantellinien
verlaufenden, zur oberen Stirnseite des Kolbens 16 führenden Nuten i9 und schrägen
Steuerkanten 2o versehen (vgl. Fig. 4). Befindet Sich der Kolben 16 am Ende seines
Druckhubes, so münden die Ansaugbohrungen 3 des Zylinders 2 in diese Ringnut 18
ein, und beim Saughub strömt Kraftstoff aus dem Saugraum 4 des Gehäuses i in die
Ringnut i8 und von dieser durch die Nuten i9 in den Zylinder 2 auf die Oberseite
des Kolbens 16. Befinden sich die Nuten i9 auf dem gleichen Durchmesser wie die
Ansaugbohrungen 3, so wird der angesaugte Kraftstoff beim Druckhub des Pumpenkolbens
16 -wieder in den Saugraum 4 zurückgedrückt. Wird nun der Pumpenkolben 16 verdreht,
so gelangt die schräge Steuerkante 2o in den Bereich der Ansaugbohrung 3 und es
wird der Kraftstoff beim Druckhub zunächst ebenfalls wieder in den Saugraum 4 zurückgedrückt,
bis die Steuerkante 2o die Saugbohrung 3 abdeckt und damit die Förderung in die
Druckleitung 9 einsetzt, die anhält, bis die Kolbenfläche zwischen Steuerkante 20
und
oberer Kante der Ringnut 18 die Ansaugbohrung 3 wieder freilegt und diese wieder
in die Ringnut 18 einmündet. Hierdurch wird der Zylinder 2 vom Druck entlastet und
das während der Kraftstofförderung angehobene Druckventi16 gelangt unter dem Einfluß
der Feder 7 wieder auf seinen Sitz im Ventilgehäuse 5.
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Am unteren Ende des Pumpenkolbens 16 ist ein Federteller 21 angeordnet,
auf dem sich eine Druckfeder 22 abstützt, die sich mit ihrem oberen Ende gegen einen
Bund 23 der Hülse 12 stützt und bestrebt ist, den Kolben 16 im Sinne der Ansaugbewegung
zu drücken.
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Mit seiner unteren Stirnseite stützt sich der Kolben 16 auf den Kopf
einer Druckschraube 24 eines Rollenstößels 25, der in einer Bohrung in einer waagerechten
Zwischenwand 26 des Pumpengehäuses i geführt ist und dessen Rolle 27 sich auf einen
vierfachen Nocken 27 auf der Nockenwelle 29 der Pumpe unter dem Druck der Feder
22 abstützt. Der Nocken der zweiten Druckmittelpumpe ist gegenüber dem Nocken der
ersten um 45° versetzt, so daß bei einer Umdrehung der Nockenwelle achtmal Kraftstoff
in den Zylinder der hydraulischen Arbeitsmaschine geführt wird, was praktisch einer
gleichförmigen Förderung gleichkommt. Die Nockenwelle 29 ist im Pumpengehäuse i
in Wälzlagern 30 gelagert und bei im Viertaktverfahren arbeitenden Antriebsmaschinen
im Verhältnis 1 : 2 und bei im Zweitaktverfahren arbeitenden im Verhältnis i : i
zur Kurbelwelle der Maschine angetrieben.
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Für die Regelung der Fördermenge der Druckmittelpumpe ist eine in
Abhängigkeit vom Druck vor dem Kolben im Zylinder der hydraulischen Arbeitsmaschine
arbeitende selbsttätige Regeleinrichtung vorgesehen. Diese besteht aus einem in
der Achse der Zahnstange 15 an der Stirnseite des Pumpengehäuses i angeflanschten
Zylinder 31, in dem ein auf der dem Pumpengehäuse abgewendeten Seite mit einer tiefen
Bohrung 32 versehener Kolben 33 angeordnet ist. Auf der dem Pumpengehäuse i zugewendeten
Seite ist dieser Kolben 33 durch einen Stift 34 mit der Zahnstange 15 gekuppelt
und durch eine Druckfeder 35 belastet. Durch eine Rohrleitung 36 ist der auf der
dem Gehäuse i abgewendeten Seite geschlossene Zylinder 31 mit dem Zylinder der hydraulischen
Arbeitsmaschine verbunden. Steigt der Druck vor dem Kolben im Zylinder der hydraulischen
Arbeitsmaschine am Ende seines Hubes über das zulässige Maß an, so wird der Kolben
33 weiter in den Zylinder 31 hineingeschoben und die Zahnstange 15 im Sinne einer
Verminderung der Fördermenge der Druckmittelpumpe verschoben. Hierbei kommen eine
Steuerbohrung 37 im Kolben 33 und eine Steuerbohrung 38 in der Wand des Zylinders
31 miteinander zur Deckung so daß die überschüssige Fördermenge durch eine an der
Steuerbohrung 38 angeschlossene Rohrleitung 39 zum Kraftstoffbehälter zurückfließen
kann. Genügt die zurückfließende Fördermenge der an sich sich schon stark verminderten
Fördermenge noch nicht, um den Druck im Zylinder der hydraulischen Arbeitsmaschine
auf gleicher Höhe zu halten, so wird der Kolben 33 noch weiter in den Zylinder 31
hineingeschoben und die Förderung schließlich auf Null eingestellt. Treten Leckverluste
am Kolben im Zylinder der hydraulischen Arbeitsmaschine vorbei auf, so spielt sich
der Kolben 33 so ein, daß die eingestellte Fördermenge gerade den Leckverlust ausgleicht,
und so der Druck im Zylinder der hydraulischen Arbeitsmaschine auf gleicher Höhe
gehalten wird und der Arbeitskolben die erreichte Stellung beibehält.
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Bei einer vereinfachten Form der Druckmittelpumpe ist der Kolben an
seinem sich im Zylinder bewegenden Ende in bekannter Weise vollkommen glatt ohne
Nuten und schräge Steuerkanten ausgeführt, und die der Verdrehung des Pumpenkolbens
16 und der selbsttätigen Fördermengenregelung dienenden Teile sind fortgelassen.
Bei dieser Ausführungsform der Druckmittelpumpe ist statt dessen ein an einer vom
Zylinder der hydraulischen Arbeitsmaschine abgehenden Rohrleitung angeschlossener
Druckschalter vorgesehen, durch den am Ende des Arbeitshubes des Kolbens im Zylinder
der hydraulischen Arbeitsmaschine die Fördermenge der Druckmittelpumpe zurückgeleitet
wird. Dieser Druckschalter ist zweckmäßig als Schieberventil gebaut. Er besteht
aus einem Zylinder 40, der einen Kolbenschieber 41 enthält und auf der einen Seite
des Kolbens durch eine Rohrleitung 42 mit dem Zylinder der hydraulischen Arbeitsmaschine
verbunden ist. Der Kolbenschieber 41 weist auf dieser Seite eine tiefe, axiale Bohrung
43 auf und ist auf der anderen Seite durch eine vermittels Stellschraube 44 und
Gegenmutter 45 einstellbare Schraubenfeder 46 belastet. Der Kolbenschieber weist
ferner eine Steuerbohrung 47 und der Zylinder 4o eine Steuerbohrung 48 auf, an der
eine zum Kraftstoffbehälter zurückführende Rohrleitung 49 angeschlossen ist. Steigt
der Druck vor dem Kolben im Zylinder der hydraulischen Arbeitsmaschine am Ende des
Arbeitshubes des Kolbens über das zulässige Maß, so wird der Kolbenschieber 41 gegen
den Druck der Feder 46 weiter in den Zylinder 4o hineingedrückt, und die Steuerbohrungen
47 und 48 kommen zur Deckung und die unverändert gebliebene Fördermenge der Druckmittelpumpe
kann zum Kraftstoffvorratsbehälter zurückfließen. Bei Leckverlusten am Kolben im
Zylinder der hydraulischen Arbeitsmaschine vorbei spielt sich der Kolbenschieber
41 so ein, daß der Leckverlust dauernd ersetzt wird und nur die überschüssige Fördermenge
zum Kraftstoffvorratsbehälter zurückfließt.