EP3121445A1 - Hydraulische pumpe - Google Patents

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Publication number
EP3121445A1
EP3121445A1 EP16180587.4A EP16180587A EP3121445A1 EP 3121445 A1 EP3121445 A1 EP 3121445A1 EP 16180587 A EP16180587 A EP 16180587A EP 3121445 A1 EP3121445 A1 EP 3121445A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
pump
hydraulic
pump housing
hydraulic pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16180587.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sascha Toberer
Thomas Tack
Roman Weidemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weber Hydraulik GmbH Germany
Original Assignee
Weber Hydraulik GmbH Germany
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weber Hydraulik GmbH Germany filed Critical Weber Hydraulik GmbH Germany
Publication of EP3121445A1 publication Critical patent/EP3121445A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/14Pumps characterised by muscle-power operation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • F04B53/143Sealing provided on the piston
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/16Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic pump, in particular a plunger pump, having a pump housing, which has a working space communicating with an inlet valve and an outlet valve, and with a plunger which dips into the working space and is sealed with respect thereto, displacing hydraulic fluid from the working space when it is immersed and ejects via the exhaust valve and sucks hydraulic fluid through the intake valve in an outward movement.
  • a pivoting movement driven hydraulic hand pumps are universally applicable and are used, for example, for operating cab tilt cylinders, but also for manual control functions on agricultural machinery application.
  • a relatively high pressure level of about 200 to 350 bar (20 to 35 MPa) with a comparatively low volume flow requirement of less than about 1 l / min.
  • An object of the present invention is to provide a simple, robust and reliable hydraulic pump.
  • the object is achieved in that the piston is mounted in or on the pump housing via a thread or an inclined plane, so that a rotational movement of the piston is converted into a relative to the pump housing translational immersion movement.
  • a hydraulic hand pump in particular plunger pump, the pump piston and the drive kinematics, whereby the complexity of the drive kinematics is significantly reduced.
  • the functions of the pump piston and the drive shaft are met with only one component.
  • the hydraulic pump piston and pump housing are coupled together via a screw.
  • the piston serves as a pump shaft and on the piston, an external thread is formed, which engages in an arranged in or on the pump housing internal thread, such as a threaded bush. Since in a screw drive the large forces occurring due to the high pressure over the entire length of the threads distribute, such a construction is particularly robust and durable.
  • screw drives or internal threads are arranged within the working space filled with hydraulic fluid.
  • the screw drive is automatically lubricated by the hydraulic fluid, which reduces friction and wear at the bearing points.
  • the displaced by the piston plunging into the working space hydraulic fluid can flow, for example via the threads from / in a space located behind the piston dead space or it can be introduced into the thread an axially extending groove as a flow path. Also possible would be a connecting hole that connects the dead space with the front of the working space.
  • the internal thread of plastic, the piston preferably made of steel or stainless steel and the pump housing are further preferably made of aluminum.
  • the piston carries at its end immersed in the working space the external thread and this engages in a disposed within or at the end remote from the piston of the working space threaded bushing.
  • Said threaded bushing can preferably be designed as a plastic injection-molded part.
  • a metallic outer sleeve can be provided, into which the internal thread is injection-molded.
  • a hydraulic pump of the type described above can be designed in particular as a hand pump, in which the protruding from the pump housing end of the piston serves as a pump shaft, on which a pivotable pump lever is arranged or can be arranged.
  • a pump shaft on which a pivotable pump lever is arranged or can be arranged.
  • an external hexagon is mounted, on the if necessary, a removable pump lever is plugged. This leads to a particularly compact design of the pump.
  • a hydraulic fluid tank is arranged and connected to the pump housing.
  • the pump and hydraulic fluid tank can be designed as a compact unit, for example for use in a cab tilting system of a truck.
  • a directional control valve which serves for switching between two pressure-side connections.
  • a directional control valve for example, a setting direction of a connected tilting device can be switched over.
  • a preferably adjustable pressure relief valve can be arranged beyond which opens at an overpressure behind the outlet valve.
  • the pressure relief valve may preferably communicate with the aforementioned directional control valve.
  • the pressure relief valve protects the connected lines and hydraulic components from damage in the event of overpressure, for example due to malfunction or blocking of a connected tilting device.
  • the thread of a hydraulic pump of the aforementioned type in order to produce a correspondingly large stroke at small angles of rotation, preferably be designed as a coarse thread and, for example, have a pitch between 30 mm and 80 mm, preferably between 50 mm and 60 mm. It is sufficient if the piston performs an axial movement of 5 mm to 20 mm, preferably 8 mm to 15 mm and the piston performs an angular rotation by an angle of rotation of 30 ° to 120 °, preferably 45 ° - 90 °.
  • a hydraulic tilting device in particular cab tilting device, with a hydraulic tilting cylinder, in particular cab tilting cylinder, and a connected thereto hydraulic pump of the aforementioned type is also specified.
  • hydraulic hand pumps for various fields of application
  • hydraulic plunger pumps with direct drive of the pump piston by means of a pivoting movement
  • the pump according to the invention can be used, for example, as a tilting device in the case of a tipper trailer, for hydraulic supports or for jacks.
  • FIG. 1 schematically illustrated hydraulic hand pump has a cylindrical pump housing 1 with an inner working space 2, in which on the in FIG. 1 upper side of the pump housing 1, an inlet valve 3 and on the lower side of an outlet valve 4 opens.
  • a piston 5 which is referred to as a so-called plunger, also called plunger piston is formed.
  • the piston 5 is hydraulically sealed by means of a radial seal 11 inserted into a groove and a scraper ring 12.
  • a so-called stuffing box seal can be provided.
  • the intake and exhaust valves 3, 4 are conventional, for example ball-sealed check valves.
  • Hydraulic fluid is preferably mineral oil-based hydraulic oil.
  • the arrows A indicate the direction of oil flow through the pump: If the plunger 5 is inserted deeper into the pump housing 1, it displaces when dipping hydraulic fluid from the dead space 9, which via the working chamber 2 and the exhaust valve 4 in a connected hydraulic line (not shown) is pumped. Conversely, in an outward movement of the plunger 5 hydraulic fluid via the inlet valve 3 and a connected intake pipe (not shown) sucked from a hydraulic fluid tank.
  • a threaded bushing 6 is arranged on the pump housing and fluid-tightly connected to the pump housing.
  • the protruding from the pump housing 1 end of the plunger 5 also serves as a pump shaft 10 to which a pump lever can be attached.
  • the pump shaft is rotated in the actuating direction, wherein the rotational movement of the pump shaft via the screw 7, 8 is converted directly into a linear movement of the plunger 5.
  • hydraulic fluid is displaced from the working space 2 of the pump housing 1 and ejected via the outlet valve 4 in a linear movement in the immersion direction. Hydraulic fluid from the dead space 9 at the end of the threaded bushing 6 can either flow back into the working space 2 of the pump housing 1 via the threads or an axial groove or bore introduced into the thread for this purpose.
  • FIGS. 2 to 4 a second embodiment of a hydraulic hand pump is shown.
  • the pump is used to manually operate a cab tilting system with a double-action cab tilt cylinder installed in the tilting mechanism of the cab of a truck.
  • the hand pump comprises a pump housing 1, from which a pump shaft 10 protrudes.
  • the pump shaft 10 has an external hexagon end, on the for the purpose of actuation of the pump, a pump lever (not shown) can be placed.
  • a pump lever (not shown) can be placed in FIG. 3 below the pump shaft 10 left and right two side ports 13, 14 are connected to the pressure lines.
  • a hydraulic line is connected, which leads to the connection piece on the piston side of a cab tilt cylinder.
  • a hydraulic line is connected, which leads to the connection piece on the rod side of the driver's cab.
  • the reference numeral 15 designates a manually operated 4/2-way valve as a changeover valve for switching the hydraulic lines connected to the terminals 13 and 14 for the purpose of tilting up or tipping the driver's cab.
  • connection 16 which corresponds via a bore 2 'in the pump housing with the suction side of the pump.
  • the connection 16 is either sealed pressure-tight or it serves as a connecting piece for an electric auxiliary pump (not shown).
  • the pump is also connected to a hydraulic fluid tank 17, in the embodiment by means of a mounting clamp.
  • a filler neck 18 At the top of the hydraulic fluid tank 17 is a filler neck 18, which is closed with a closure lid 18 '.
  • This may be provided with a vent or an overpressure and / or vacuum valve, so that in case of temperature-induced pressure fluctuations or due to hydraulic fluid loss resulting underpressure or overpressure in the tank 17 can be reduced.
  • the sectional drawing shows the function of the pump, which is basically the in FIG. 1 equivalent.
  • the pump housing 1 has a working space 2 in the form of a cylindrical longitudinal bore.
  • the pump shaft 10 extends into the working space 2 and forms there the plunger 5. This carries at its inner end an external thread 7, which engages in an internal thread 8 attached to the pump housing 1 and projecting from this into the tank 17 threaded bushing 6.
  • the plunger 5 and the pump shaft 10 via means of the inner radial seal 11 (also referred to as radial shaft seal) and the outer scraper ring 12, which are inserted into corresponding grooves in the pump housing, sealed.
  • the threaded bushing 6 has in the exemplary embodiment, without the invention being limited thereto, a metallic outer sleeve, in which an internal thread 8 is formed in the injection molding process.
  • the molded internal thread 8 is made of a high-strength plastic with self-lubricating properties.
  • a plastic based on PPS polyphenylene sulfide
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the metallic outer sleeve gives the threaded bushing the necessary stability and thus enables cost-effective production of the thread by injection molding.
  • the threaded bushing 6 can be provided at the connection point to the housing 1 with an external thread, so that the threaded bushing can be screwed into the housing 1.
  • the pump shaft 10 is rotated clockwise via a pump lever, then the external thread 7 continues to rotate into the threaded bushing 6, so that the plunger 5 is pressed further into the working chamber 2 of the pump. He displaces hydraulic oil from the dead space 9, which is pumped via the working space 2 and an exhaust valve 4 in the hydraulic line connected thereto and on to the piston side of the cab tilt cylinder.
  • the pump On the suction side, the pump is connected to an intake hose 19 arranged inside the tank 17. At the end of the suction hose 19, a screen and suction head is arranged, which ensures a position-independent function of the pump.
  • an inlet valve 3 which is designed as a spring-loaded ball check valve. Via a longitudinal bore 20, the inlet valve 3 with the connection to the 16th leading radial bore 2 'and connected via this with the working space 2.
  • An inserted into the radial bore 2 'hollow pin 2a serves as a stop or limiter for the rotation angle of the pump shaft 10th
  • the 4/2-way valve 15 for switching between the terminals 13, 14.
  • the 4/2-way valve 15 performs a longitudinal bore 15 'to a spring-loaded pressure relief valve 21. Die Preload the valve spring and thus the pressure at which the valve 21 opens, can be adjusted via a set screw 21 '.
  • the typical operating pressure of the pump is about 200 to 350 bar.
  • An inserted from below into a corresponding radial bore bolt 15a serves as an end stop for the actuator of the 4/2-way valve 15 and limits the angle of rotation by which the operating lever of the 4/2-way valve 15 can be adjusted.
  • the bolt 15a fixes the actuator in the housing against falling out.

Landscapes

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Abstract

Eine hydraulische Pumpe, insbesondere Plungerpumpe, besitzt ein Pumpengehäuse, welches einen Arbeitsraum aufweist, der mit einem Einlassventil und einem Auslassventil kommuniziert, und einen in den Arbeitsraum eintauchenden und gegenüber diesem gedichteten Kolben, der beim Eintauchen Hydraulikmittel aus dem Arbeitsraum verdrängt und über das Auslassventil ausstößt und bei einer Auswärtsbewegung Hydraulikmittel über das Einlassventil ansaugt. Eine einfache, robuste und zuverlässige Konstruktion wird dadurch erreicht, dass der Kolben in oder an dem Pumpengehäuse über ein Gewinde oder eine schiefe Ebene gelagert ist, sodass eine Rotationsbewegung des Kolbens in eine bezüglich des Pumpengehäuses translatorische Eintauchbewegung umgesetzt wird. Somit kann der Pumpkolben und die Antriebskinematik mit nur einem Bauteil realisiert werden, welches gleichermaßen die Funktionen des Pumpkolbens und einer Antriebswelle erfüllt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Pumpe, insbesondere Plungerpumpe, mit einem Pumpengehäuse, welches einen Arbeitsraum aufweist, der mit einem Einlassventil und einem Auslassventil kommuniziert, und mit einem in den Arbeitsraum eintauchenden und gegenüber diesem gedichteten Kolben, der beim Eintauchen Hydraulikmittel aus dem Arbeitsraum verdrängt und über das Auslassventil ausstößt und bei einer Auswärtsbewegung Hydraulikmittel über das Einlassventil ansaugt.
  • Eine Tauchkolbenpumpe, häufig auch als Plungerpumpe bezeichnet, ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 1850291 U bekannt. Es handelt sich hierbei um eine Kolbenpumpe, die anstelle eines scheibenartigen Kolbens einen langgestreckten Kolben aufweist, der der Pumpe den Namen gibt (engl. Plunger = Tauchkolben, Ventilkolben).
  • Weiterhin sind auch durch eine Schwenkbewegung angetriebene Hydraulikpumpen im Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der Druckschrift EP 0953763A2 .
  • Durch eine Schwenkbewegung angetriebene hydraulische Handpumpen sind universell einsetzbar und finden beispielsweise zum Betätigen von Fahrerhauskippzylindern, aber auch bei handbetriebenen Stellfunktionen an landwirtschaftlichen Maschinen Anwendung. Typisch bei solchen Anwendungen sind einerseits ein relativ hohes Druckniveau von etwa 200 bis 350 bar (20 bis 35 MPa) bei einem vergleichsweise geringen Volumenstrombedarf von weniger als etwa 1 l/min.
  • Bei derartigen handbetätigten Pumpen wird im Stand der Technik die Schwenkbewegung eines Pumphebels mithilfe einer Antriebskinematik in eine Translationsbewegung eines Pumpkolbens umgesetzt. Die Hubbewegung des Pumpkolbens im Zusammenspiel mit Saug- und Druckventil ermöglicht letztlich die Erzeugung eines Hydraulikölstroms.
  • Bei derartigen Hydraulikpumpen sind zumeist mehrere, aber stets mindestens zwei bewegte Bauteile vorhanden, um die Schwenkbewegung des Pumphebels in eine Hubbewegung des Kolbens umzuwandeln. Hierbei sind vor allem die Funktionskontakte zwischen den Bauteilen und die Lagerstellen im Gehäuse hoch belastet und stellen erhöhte Anforderungen an Fertigungsgenauigkeit, Oberflächenqualität und Materialfestigkeit. Aus diesen Gründen hat die Komplexität der Antriebskinematik großen Einfluss auf den Konstruktions-, Material-, Fertigungs- und Montageaufwand und stellt somit einen Nachteil im Sinne der Produktkosten dar.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfache, robuste und zuverlässige Hydraulikpumpe anzugeben.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Bei einer Pumpe der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Kolben in oder an dem Pumpengehäuse über ein Gewinde oder eine schiefe Ebene gelagert ist, sodass eine Rotationsbewegung des Kolbens in eine bezüglich des Pumpengehäuses translatorische Eintauchbewegung umgesetzt wird.
  • Erfindungsgemäß kann daher bei einer hydraulischen Handpumpe, insbesondere Plungerpumpe, der Pumpkolben und die Antriebskinematik mit nur einem Bauteil realisiert werden, wodurch die Komplexität der Antriebskinematik deutlich reduziert wird. Insbesondere werden die Funktionen des Pumpkolbens und der Antriebswelle mit nur einem Bauteil erfüllt.
  • Durch diese signifikante Vereinfachung der Antriebskinematik, insbesondere durch Minimierung der bewegten Bauteile, können also Bauteile, Lagerstellen und/oder Funktionskontakte eingespart werden, was nicht nur zu einer Reduzierung des Konstruktions-, Material-, Fertigungs- und Montageaufwands führt, sondern auch eine deutliche Senkung der Produktionskosten bewirkt.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der hydraulischen Pumpe sind Kolben und Pumpengehäuse über einen Gewindetrieb miteinander gekoppelt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Kolben als Pumpwelle dient und an dem Kolben ein Außengewinde ausgeformt ist, welches in ein im oder an dem Pumpengehäuse angeordnetes Innengewinde, beispielsweise eine Gewindebuchse, greift. Da sich bei einem Gewindetrieb die aufgrund des hohen Drucks auftretenden großen Kräfte über die ganze Länge der Gewindegänge verteilen, ist eine solche Konstruktion besonders robust und langlebig.
  • Von besonderem Vorteil ist es hierbei, wenn Gewindetriebe bzw. Innengewinde innerhalb des mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Arbeitsraums angeordnet sind. Der Gewindetrieb wird hierbei automatisch durch die Hydraulikflüssigkeit geschmiert, sodass Reibung und Verschleiß an den Lagerstellen vermindert wird. Das von dem in den Arbeitsraum eintauchenden Kolben verdrängte Hydraulikmittel kann beispielsweise über die Gewindegänge aus/in einen hinter dem Kolben befindlichen Totraum strömen oder es kann in das Gewinde eine axial verlaufende Nut als Strömungsweg eingebracht werden. Ebenfalls möglich wäre eine Verbindungsbohrung, die den Totraum mit dem vorderen Bereich des Arbeitsraums verbindet.
  • Eine besonders einfach zu fertigende und kostengünstige Bauform ergibt sich, wenn das Innengewinde aus Kunststoff, der Kolben vorzugsweise aus Stahl oder Edelstahl und das Pumpengehäuse weiter vorzugsweise aus Aluminium gefertigt sind.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Kolben an seinem in den Arbeitsraum eintauchenden Ende das Außengewinde trägt und dieses in eine innerhalb oder am vom Kolben entfernten Ende des Arbeitsraums angeordnete Gewindebuchse eingreift.
  • Die genannte Gewindebuchse kann vorzugsweise als Kunststoffspritzgussteil ausgeführt werden. Um der Gewindebuchse die nötige Stabilität zu verleihen, kann insbesondere eine metallische Außenhülse vorgesehen sein, in welche im Spritzgussverfahren das Innengewinde angespritzt wird. Durch die Herstellung im Spritzgussverfahren kann die Pumpe in großen Stückzahlen und bei niedrigen Produktionskosten hergestellt werden.
  • Eine hydraulische Pumpe der vorstehend beschriebenen Bauform kann insbesondere als Handpumpe ausgebildet sein, bei der das aus dem Pumpengehäuse herausragende Ende des Kolbens als Pumpwelle dient, an der ein schwenkbarer Pumphebel angeordnet oder anordenbar ist. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass am Ende der Pumpwelle ein Außensechskant angebracht ist, auf den bei Bedarf ein abnehmbarer Pumphebel aufgesteckt wird. Dies führt zu einer besonders kompakten Bauform der Pumpe.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass an dem Pumpengehäuse ein Hydraulikmitteltank angeordnet und mit diesem verbunden ist. Somit können Pumpe und Hydraulikmitteltank als kompakte Einheit, beispielsweise zur Verwendung bei einer Fahrerhauskippanlage eines Lastkraftwagens, ausgeführt werden.
  • Außerdem kann an oder in dem Pumpengehäuse vorzugsweise ein Wegeventil angeordnet sein, welches zur Umschaltung zwischen zwei druckseitigen Anschlüssen dient. Mit einem solchen Wegeventil kann beispielsweise eine Stellrichtung einer angeschlossenen Kippvorrichtung umgeschaltet werden.
  • An oder in dem Pumpengehäuse kann darüber hinaus ein vorzugsweise einstellbares Druckbegrenzungsventil angeordnet sein, welches bei einem Überdruck hinter dem Auslassventil öffnet. Das Druckbegrenzungsventil kann dabei vorzugsweise mit dem zuvor erwähnten Wegeventil kommunizieren. Das Druckbegrenzungsventil schützt die angeschlossenen Leitungen und Hydraulikbauteile vor Beschädigung im Falle eines Überdrucks, beispielsweise aufgrund einer Fehlfunktion oder Blockierung einer angeschlossenen Kippvorrichtung.
  • Das Gewinde einer Hydraulikpumpe der vorgenannten Art kann, um einen entsprechend großen Hub bei kleinen Drehwinkeln zu erzeugen, vorzugsweise als Steilgewinde ausgeführt sein und beispielsweise eine Steigung zwischen 30 mm und 80 mm, vorzugsweise zwischen 50 mm und 60 mm aufweisen. Hierbei ist es ausreichend, wenn der Kolben eine Axialbewegung von 5 mm bis 20 mm, vorzugsweise 8 mm bis 15 mm ausführt und der Kolben eine Winkeldrehung um einen Drehwinkel von 30° bis 120°, vorzugsweise 45° - 90° ausführt.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird außerdem eine hydraulische Kippvorrichtung, insbesondere Fahrerhauskippanlage, mit einem hydraulischen Kippzylinder, insbesondere Fahrerhauskippzylinder, und einer mit diesem verbundenen hydraulischen Pumpe der vorstehend genannten Art angegeben.
  • Mögliche technische Anwendungs- und Einsatzgebiete der im Rahmen der vorliegenden Erfindung angegebenen hydraulischen Pumpe sind insbesondere hydraulische Handpumpen für diverse Einsatzbereiche, sowie hydraulische Plungerpumpen mit direktem Antrieb des Pumpkolbens durch eine Schwenkbewegung. Neben einem Einsatz in einer Fahrerhauskippanlage kann die erfindungsgemäße Pumpe beispielsweise als Kippvorrichtung bei einem Kippanhänger, für hydraulische Stützen oder für Wagenheber verwendet werden.
  • Weitere Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der nachfolgenden Ausführungsbeispiele anhand der Figuren, dabei zeigt:
  • Figur 1
    eine Prinzipzeichnung einer hydraulischen Handpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung,
    Figur 2
    eine Seitenansicht einer hydraulischen Handpumpe mit integriertem Hydraulikmitteltank,
    Figur 3
    eine Frontalansicht der Handpumpe aus Figur 2 und
    Figur 4
    zeigt einen Längsschnitt durch die Handpumpe aus Figur 2.
  • Die in Figur 1 schematisch abgebildete hydraulische Handpumpe besitzt ein zylinderförmiges Pumpengehäuse 1 mit einem inneren Arbeitsraum 2, in welchen auf der in Figur 1 oberen Seite des Pumpengehäuses 1 ein Einlassventil 3 und an der unteren Seite ein Auslassventil 4 mündet. In dem zylinderförmigen Pumpengehäuse 1 befindet sich ein Kolben 5, der als sogenannter Tauchkolben, auch Plungerkolben genannt, ausgebildet ist. Am Kopf des Pumpengehäuses, also der stirnseitigen Austrittsöffnung des Kolbens 5, ist der Kolben 5 mittels eines in eine Nut eingesetzten Radialdichtrings 11 und eines Abstreiferrings 12 hydraulisch gedichtet. Als Dichtung kann an dieser Stelle aber beispielsweise auch eine sogenannte Stopfbuchsendichtung vorgesehen werden. Bei den Einlass- und Auslassventilen 3, 4 handelt es sich um herkömmliche, beispielsweise kugelgedichtete Rückschlagventile. Als Hydraulikmittel kommt vorzugsweise Hydrauliköl auf Mineralölbasis zum Einsatz.
  • Die Pfeile A geben die Richtung des Ölflusses durch die Pumpe an: Wird der Tauchkolben 5 tiefer in das Pumpengehäuse 1 eingeführt, so verdrängt er beim Eintauchen Hydraulikmittel aus dem Totraum 9, welches über den Arbeitsraum 2 und das Auslassventil 4 in eine angeschlossene Hydraulikleitung (nicht gezeigt) gepumpt wird. Umgekehrt wird bei einer Auswärtsbewegung des Tauchkolbens 5 Hydraulikmittel über das Einlassventil 3 und eine angeschlossene Ansaugleitung (nicht gezeigt) aus einem Hydraulikmitteltank angesaugt.
  • Auf der in der Figur 1 linken Seite ist am Pumpengehäuse eine Gewindebuchse 6 angeordnet und mit dem Pumpengehäuse fluiddicht verbunden. Ein am Ende des Tauchkolbens 5 angeordnetes Außengewinde 7 greift in ein Innengewinde 8 der Gewindebuchse 6 und bildet mit diesem zusammen einen Gewindetrieb, über den der Tauchkolben 5 an dem Pumpengehäuse 1 gelagert ist.
  • Das aus dem Pumpengehäuse 1 ragende Ende des Tauchkolbens 5 dient gleichzeitig als Pumpwelle 10, auf die ein Pumphebel aufgesteckt werden kann. Bei einer Schwenkbetätigung des Pumphebels wird die Pumpwelle in Betätigungsrichtung gedreht, wobei die Rotationsbewegung der Pumpwelle über den Gewindetrieb 7, 8 direkt in eine Linearbewegung des Tauchkolbens 5 umgesetzt wird. Indem die Pumpwelle gleichzeitig als Plungerkolben 5 dient, wird bei einer Linearbewegung in Eintauchrichtung Hydraulikmittel aus dem Arbeitsraum 2 des Pumpengehäuses 1 verdrängt und über das Austrittsventil 4 ausgestoßen. Hydraulikmittel aus dem Totraum 9 am Ende der Gewindebuchse 6 kann entweder über die Gewindegänge oder eine zu diesem Zweck in das Gewinde eingebrachte axiale Nut oder Bohrung in den Arbeitsraum 2 des Pumpengehäuses 1 zurückströmen.
  • In den Figuren 2 bis 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Handpumpe gezeigt. Hierbei sind gleiche und gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Pumpe dient zur manuellen Betätigung einer Fahrerhauskippanlage mit einem doppeltwirkenden Fahrerhauskippzylinders, der in der Kippmechanik des Fahrerhauses eines Lastkraftwagens verbaut ist.
  • Die Handpumpe umfasst ein Pumpengehäuse 1, aus welchem eine Pumpwelle 10 herausragt. Die Pumpwelle 10 hat endseitig einen Außensechskant, auf den zum Zwecke der Betätigung der Pumpe ein Pumphebel (nicht gezeigt) aufgesetzt werden kann. In Figur 3 erkennt man unterhalb der Pumpwelle 10 jeweils links und rechts zwei seitliche Anschlüsse 13, 14, an die Druckleitungen angeschlossen werden.
  • An den Anschluss 13 wird eine Hydraulikleitung angeschlossen, die zum Anschlussstutzen an der Kolbenseite eines Fahrerhauskippzylinders führt. An den Anschluss 14 wird eine Hydraulikleitung angeschlossen, die zum Anschlussstutzen an der Stangenseite des Fahrerhauskippzylinders führt. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet ein handbetätigtes 4/2-Wegeventil als Umschaltventil zur Umschaltung der an die Anschlüsse 13 und 14 angeschlossenen Hydraulikleitungen zum Zwecke des Hoch- bzw. Rückkippens des Fahrerhauses.
  • Oben am Pumpengehäuse 1 befindet sich ein Anschluss 16, der über eine Bohrung 2' im Pumpengehäuse mit der Saugseite der Pumpe korrespondiert. Der Anschluss 16 wird entweder druckdicht verschlossen oder er dient als Anschlussstutzen für eine elektrische Hilfspumpe (nicht gezeigt).
  • Die Pumpe ist außerdem mit einem Hydraulikmitteltank 17 verbunden, und zwar im Ausführungsbeispiel mittels einer Befestigungsschelle. An der Oberseite des Hydraulikmitteltanks 17 befindet sich ein Einfüllstutzen 18, welcher mit einem Verschlussdeckel 18' verschlossen ist. Dieser kann mit einer Entlüftungsöffnung bzw. einem Über- und/oder Unterdruckventil versehen sein, so dass bei temperaturbedingten Druckschwankungen oder aufgrund von Hydraulikmittelverlusts entstehender Unter- oder Überdruck im Tank 17 abgebaut werden kann.
  • Wird zum Betrieb der Pumpe der Betätigungshebel des 4/2-Wegeventil 15 in die in Figur 3 linke Betriebsstellung geschwenkt, so wird Hydrauliköl von der Pumpe über den Anschluss 13 in den kolbenseitigen Hydraulikraum des Fahrerhauskippzylinders gepumpt, so dass dessen Kolbenstange ausfährt. Auf der Stangenseite verdrängtes Hydrauliköl fließt über die betreffende Hydraulikleitung zurück zu dem Anschluss 14 und von dort in den Öltank 17. Umgekehrt wird, wenn der Betätigungshebel des 4/2-Wegeventil 15 in seine in Figur 3 rechte Stellung umgeschaltet wird, Hydrauliköl über den Anschluss 14 zur Kolbenstangenseite des Fahrerhauskippzylinders gepumpt, so dass die Kolbenstange zum Zurückkippen des Fahrerhauses einfährt. Auf der Kolbenseite verdrängtes Hydraulikmittel kann dabei über den Anschluss 13 zurück in den Hydraulikmitteltank 17 fließen.
  • In der in Figur 4 gezeigten Schnittzeichnung lässt sich die Funktion der Pumpe erkennen, die grundsätzlich der in Figur 1 entspricht. Das Pumpengehäuse 1 weise einen Arbeitsraum 2 in Form einer zylindrischen Längsbohrung auf. Die Pumpwelle 10 erstreckt sich in den Arbeitsraum 2 hinein und bildet dort den Tauchkolben 5. Dieser trägt an seinem inneren Ende ein Außengewinde 7, welches in ein Innengewinde 8 einer an dem Pumpengehäuse 1 angebrachten und von diesem in den Tank 17 hineinragenden Gewindebuchse 6 eingreift. Am Pumpengehäuse 1 ist der Tauchkolben 5 bzw. die Pumpwelle 10 über mittels des inneren Radialdichtrings 11 (auch als Radial-Wellendichtring bezeichnet) und des äußeren Abstreiferrings 12, die in entsprechende Nuten im Pumpengehäuse eingesetzt sind, gedichtet.
  • Die Gewindebuchse 6 besitzt im Ausführungsbeispiel, ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre, eine metallische Außenhülse, in welche im Spritzgussverfahren ein Innengewinde 8 ausgeformt ist. Das angespritzte Innengewinde 8 ist aus einem hochfesten Kunststoff mit selbstschmierenden Eigenschaften gefertigt. Beispielsweise kann ein Kunststoff auf Basis von PPS (Polyphenylensulfid) mit Zusätzen von PTFE (Polytetrafluorethylen) und gegebenenfalls weiteren Schmier- und Zusatzstoffen verwendet werden. Die metallische Außenhülse verleiht der Gewindebuchse die notwendige Stabilität und ermöglicht damit die kostengünstige Herstellung des Gewindes im Spritzgussverfahren. Daneben ergibt sich der Vorteil, dass die Gewindebuchse 6 an der Verbindungsstelle zum Gehäuse 1 mit einem Außengewinde versehen werden kann, so dass die Gewindebuchse in das Gehäuse 1 eingeschraubt werden kann.
  • Wird die Pumpwelle 10 über einen Pumphebel im Uhrzeigersinn gedreht, so dreht sich das Außengewinde 7 weiter in die Gewindebuchse 6 hinein, so dass der Tauchkolben 5 weiter in den Arbeitsraum 2 des Pumpe hineingepresst wird. Dabei verdrängt er Hydrauliköl aus dem Totraum 9, welches über den Arbeitsraum 2 und ein Auslassventil 4 in die daran angeschlossene Hydraulikleitung und weiter zur Kolbenseite des Fahrerhauskippzylinders gepumpt wird.
  • Saugseitig ist die Pumpe mit innerhalb des Tanks 17 angeordneten einem Ansaugschlauch 19 verbunden. Am Ende des Ansaugschlauchs 19 ist ein Sieb und Ansaugkopf angeordnet, der für eine lageunabhängige Funktion der Pumpe sorgt.
  • Am pumpenseitigen Anschluss für den Ansaugschlauch 19 befindet sich ein Einlassventil 3, welches als federbelastetes Kugelrückschlagventil ausgebildet ist. Über eine Längsbohrung 20 ist das Einlassventil 3 mit der zum Anschluss 16 führenden Radialbohrung 2' und über diese mit dem Arbeitsraum 2 verbunden. Ein in die Radialbohrung 2' eingesetzter Hohlbolzen 2a dient als Anschlag bzw. Begrenzer für den Drehwinkel der Pumpwelle 10.
  • Bei einer Rückbewegung des Pumphebels dreht sich das Außengewinde 7 am Tauchkolben 5 aus der Gewindebuchse 6 heraus und der Tauchkolben 5 bewegt sich in Richtung aus dem Arbeitsraum 2. Das Auslassventil 4 schließt und das Einlassventil 3 öffnet aufgrund des entstehenden Unterdrucks, so dass Hydrauliköl über die Ansaugleitung 19 aus dem Tank 17 nachströmen kann.
  • Auf der Druckseite der Pumpe befindet sich hinter dem Auslassventil 4 das 4/2-Wegeventil 15 zum Umschalten zwischen den Anschlüssen 13, 14. Innerhalb des betreffenden Stellelements des 4/2-Wegeventil 15 führt eine Längsbohrung 15' zu einem federbelasteten Druckbegrenzungsventil 21. Die Vorspannung der Ventilfeder und damit der Druck, bei dem das Ventil 21 öffnet, kann über eine Stellschraube 21' eingestellt werden. Der typische Betriebsdruck der Pumpe beträgt hierbei etwa 200 bis 350 bar.
  • Ein von unten in eine entsprechende Radialbohrung eingesetzter Bolzen 15a dient als Endanschlag für das Stellelement des 4/2-Wegeventils 15 und begrenzt den Drehwinkel, um den der Bedienhebel des 4/2-Wegeventils 15 verstellt werden kann. Außerdem fixiert der Bolzen 15a das Stellelement im Gehäuse gegen Herausfallen.

Claims (13)

  1. Hydraulische Pumpe, insbesondere Plungerpumpe, mit einem Pumpengehäuse (1), welches einen Arbeitsraum (2) aufweist, der mit einem Einlassventil (3) und mit einem Auslassventil (4) kommuniziert, und mit einem in den Arbeitsraum (2) eintauchenden und gegenüber diesem gedichteten Kolben (5), der beim Eintauchen Hydraulikmittel aus dem Arbeitsraum (2) verdrängt und über das Auslassventil (4) ausstößt und bei einer Auswärtsbewegung Hydraulikmittel über das Einlassventil (3) ansaugt,
    dadurch gekennzeichnet,dass
    der Kolben (5) in oder an dem Pumpengehäuse (1) über ein Gewinde (7, 8) oder eine schiefe Ebene gelagert ist, sodass eine Rotationsbewegung des Kolbens (5) in eine bezüglich des Pumpengehäuses (1) translatorische Eintauchbewegung umgesetzt wird.
  2. Hydraulische Pumpe nach Anspruch 1, bei dem Kolben (5) und Pumpengehäuse (1) über einen Gewindetrieb (7, 8) miteinander gekoppelt sind.
  3. Hydraulische Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Kolben (5) als Pumpenwelle (10) dient und an dem Kolben (5) ein Außengewinde (7) ausgeformt ist, welches in ein in oder an dem Pumpengehäuse (1) angeordnetes Innengewinde (8) greift.
  4. Hydraulische Pumpe nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem Gewindetrieb (7, 8) bzw. Innengewinde (8) innerhalb des mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Arbeitsraums (2) angeordnet sind.
  5. Hydraulische Pumpe nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei der das Innengewinde (8) aus Kunststoff, der Kolben (5) vorzugsweise aus Stahl oder Edelstahl und das Pumpengehäuse (1) weiter vorzugsweise aus Aluminium gefertigt sind.
  6. Hydraulische Pumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der der Kolben (5) an seinem in den Arbeitsraum (2) eintauchenden Ende das Außengewinde (7) trägt und dieses in eine innerhalb oder am dem Kolben (5) entfernten Ende des Arbeitsraums (2) angeordnete Gewindebuchse (6) eingreift.
  7. Hydraulische Pumpe nach Anspruch 6, bei der die Gewindebuchse (6) als Kunststoffspritzgussteil ausgeführt ist, vorzugsweise bei der die Gewindebuchse (6) eine metallische Außenhülse aufweist, in welche im Spritzgussverfahren das Innengewinde (8) angespritzt ist.
  8. Hydraulische Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche als Handpumpe ausgebildet ist und bei welcher das aus dem Pumpengehäuse (1) herausragende Ende des Kolbens (5) als Pumpwelle (10) dient, an der ein schwenkbarer Betätigungshebel angeordnet oder anordenbar ist.
  9. Hydraulische Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der an dem Pumpengehäuse (1) ein Hydraulikmitteltank (17) angeordnet ist.
  10. Hydraulische Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der an oder in dem Pumpengehäuse (1) ein Wegeventil (15) angeordnet ist, welches zur Umschaltung zwischen zwei druckseitigen Anschlüssen (13, 14) dient.
  11. Hydraulische Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der an oder in dem Pumpengehäuse (1) ein vorzugsweise einstellbares Druckbegrenzungsventil (21) angeordnet ist, welches bei einem Überdruck hinter dem Auslassventil (4) öffnet.
  12. Hydraulische Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der das Gewinde (7, 8) eine Steigung zwischen 30 mm und 80 mm, vorzugsweise zwischen 50 und 60 mm aufweist, bei dem der Kolben (5) eine Axialbewegung von 5 mm bis 20 mm, vorzugsweise 8 mm bis 15 mm ausführt und bei dem der Kolben (5) eine Winkeldrehung um einen Drehwinkel von 30° bis 90°, vorzugsweise 45° bis 70° ausführt.
  13. Hydraulische Kippvorrichtung, insbesondere Fahrerhauskippanlage, mit einem hydraulischen Kippzylinder, insbesondere Fahrerhauskippzylinder, und einer mit diesem verbundenen hydraulischen Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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