DE4029509A1 - Kolbenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Eine Kolbenpumpe dieser Art, nämlich eine Axialkolben­ pumpe, ist in der älteren deutschen Patentanmeldung P 39 10 915 A6232 vom gleichen Anmelder beschrieben. Zur be­ darfsabhängigen Versorgung eines Verbrauchers wird ein Kolbensatz in einem Regelbereich zwischen einer Min­ destförder- und einer Höchstförderstrommenge betrie­ ben. Die Regelstrommenge zur Drehzahlregelung der Pum­ pe wird dabei in den gemeinsamen Saugraum für die Kol­ ben im Bereich der Taumelscheibe zugeführt. Über eine Nebenleitung wird stromaufwärts von einem Leistungsre­ gelventil in der Zuleitung eine Konstantstrommenge zur Mindestversorgung abgezweigt. Die Konstantstrommenge wird über eine Ringnut und davon abzweigende Radial­ bohrungen den Zylinderräumen bzw. den Kolbenbohrungen der Kolben direkt zugeführt. Auf diese Weise lassen sich die Zylinderräume der Kolben durch zwei verschie­ dene Ströme füllen, nämlich durch einen Regelstrom und einen Konstantstrom. Dies begünstigt eine gleichmäßige Aufladung und einen ruhigen Pumpenlauf. Wird durch das Leistungsregelventil zur Abregelung der Ölstrom zu dem gemeinsamen Taumelscheibenraum unterbrochen, so bleibt der Konstantstrom erhalten der jeden Zylinderraum mit der gleichen kleinen Ölmenge versorgt. Auf diese Weise läßt sich auch ein Trockenlaufen der Kolben vermeiden.

In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, daß es unter gewissen Umständen ggf. zu Schwingungen in dem Taumelscheibenraum aufgrund seiner Größe kommen kann. Weiterhin kann es in einem Zustande, wenn der Taumel­ scheibenraum leer ist, zu einem Öl-Schaumgemisch kom­ men.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher eine weitere Verbesserung der eingangs erwähnten Kolbenpumpe zu­ grunde, wobei insbesondere die Pumpe noch pulsations­ ärmer, und damit geräuschloser sein soll und wobei weiterhin auch eine gleichmäßige Befüllung der Zylin­ derräume gewährleistet sein soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale ge­ löst.

In überraschender Weise hat man nämlich festgestellt, daß sich die genannten Probleme dann vermeiden lassen, wenn man praktisch eine vollständige Umkehrung des bisherigen Strömungsverlaufes vornimmt. Dies bedeutet, erfindungsgemäß wird nunmehr die Regelstrommenge di­ rekt in die Zylinderräume bzw. Kolbenbohrungen einge­ führt, während die Konstantstromversorgung über den gemeinsamen Saugraum, d.h. bei Axialkolbenpumpe über den gemeinsamen Taumelscheibenraum, erfolgt.

Auf diese Weise erfolgt eine noch gleichmäßigere Be­ füllung der Kolbenbohrungen bzw. Zylinderräume. Da un­ terschiedliche Füllmengen und auch ein Leerlaufen des gemeinsamen Saugraumes vermieden werden, werden wei­ terhin auch Pulsationen und damit Geräuschentwicklun­ gen noch stärker reduziert bzw. ausgeschaltet.

Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, daß der gemeinsame Saugraum für die Regelstrommenge sehr klein gehalten werden kann, wodurch man auch kür­ zere Regelzeiten und insgesamt weniger Instabilitäten erhält.

Von Vorteil ist auch, daß es durch diese Konstant­ stromführung zu einer Entlastung des eingangsseitigen Wellendichtringes kommt, da es in dem Taumelscheiben­ raum nicht mehr zu einem Unterdruck kommt, sondern dieser während der Konstantstromversorgung stets mit dem Tank in Verbindung steht.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Hauptstrombohrungen der­ art in dem Kolbenträger angeordnet sind, daß sie in der Ansaugstellung der Kolben an den Hinterkanten der Kolben in die Kolbenbohrung münden.

Durch diese Ausgestaltung kann eine direkte Befüllung der Kolbenbohrungen erfolgen, und zwar ohne, daß große Saugräume dazwischen geschaltet werden müssen. Es ist lediglich ein kleiner gemeinsamer Ansaugraum erforder­ lich, von dem aus die Hauptstrombohrungen abzweigen.

Hierzu kann z.B. vorgesehen sein, daß die Ansaugboh­ rung hinter dem Leistungsregelventil in einen Ringraum mündet, von dem aus jeweils die Hauptstrombohrungen zu den einzelnen Kolbenbohrungen abzweigen.

Wenn die Kolbenpumpe als Axialkolbenpumpe ausgebildet ist, kann vorgesehen sein, daß sich das Leistungsre­ gelventil mit seinem den Durchflußquerschnitt ändern­ den Ventil an einer Stirnseite achsparallel zur Längs­ achse der Pumpe befindet, wobei die Saugbohrung strom­ abwärts von dem Ventil in eine zentrale Saugkammer im Inneren des Kolbenträgers mündet.

Diese Ausgestaltung ist bezüglich ihres konstruktiven Aufbaues wie z.B. Platzersparnis, sehr günstig. So ist dadurch nur ein kleiner gemeinsamer Saugraum für die Regelstrommenge erforderlich und die Kolbenbefüllung kann sehr gleichmäßig erfolgen.

In einfacher Weise wird man dabei das Leistungsregel­ ventil koaxial zur Pumpenlängsachse anordnen, wobei im Bedarfsfalle auch zur Platzersparnis das Leistungsre­ gelventil und die Ansaugbohrung im stirnseitigen Dek­ kel der Pumpe angeordnet sein können.

Wird die Saugkammer dabei trichterförmig ausgebildet, so wird dadurch der gemeinsame Saugraum noch kleiner gehalten, womit die Pulsationsgefahr noch stärker ver­ ringert wird.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Saugkammer auf der von der Zuströmseite abgewandten Seite wenigstens an­ nähernd eine kegel- oder stumpfkegelförmige Form auf­ weist, und daß die Hauptstrombohrungen durch den Kol­ benträger geführt sind.

Durch diese Ausgestaltung ergibt sich ein strömungs­ günstiger Verlauf für die Zuführung der Regelstrommen­ ge. Dies gilt insbesondere dann, wenn vorgesehen ist, daß die Winkel der Schrägbohrungen wenigstens annä­ hernd dem Kegelwinkel der Rückwand der Saugkammer ent­ sprechen.

Eine vorteilhafte konstruktiv einfach herzustellende Ausgestaltung ergibt sich, wenn der Saugraum im Inne­ ren des Kolbenträgers oder des Gehäuses eine Durch­ gangsbohrung angeordnet ist, in der die Saugkammer liegt, wobei diese stromabwärtig durch einen Innen­ deckel abgegrenzt ist.

Die Durchgangsbohrung in dem Kolbenträger läßt sich auf einfache Weise herstellen, wobei die erforderliche Abdichtung durch den Deckel vorgenommen wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung hierzu kann vorgesehen sein, daß in der Durchgangsbohrung auf der Rückseite des Deckels das Wellenlager für die An­ triebswelle angeordnet ist.

Auf diese Weise dient die Durchgangsbohrung gleichzei­ tig auch noch in einfacher Weise zur Lagerung der An­ triebswelle, wobei durch den Deckel zum einen die Ab­ dichtung und Führung für die Regelstrommenge vorgenom­ men wird und zum anderen er auch als Anschlag für das Wellenlager dienen kann.

Eine einfache Zuführung der Konstantstrommenge ergibt sich wenn vorgesehen ist, daß die Kolben mit Einlaß­ bohrungen versehen sind, die bei der Rotation zur An­ saugung der Konstantstrommenge in die Kolbenbohrungen in den gemeinsamen Saugraum tauchen.

Nachfolgend sind anhand der Zeichnung zwei Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung prinzipmäßig beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 Einen Längsschnitt durch eine Axialkolbenpum­ pe;

Fig. 2 Einen Längsschnitt durch eine Axialkolbenpumpe in anderer Bauart.

In dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 ist eine Axialkolbenpumpe dargestellt, die eine Welle 1 zum Durchtrieb aufweist; d.h. daß beide Deckel 2 und 3 für das Gehäuse 4 der Axialkolbenpumpe mit Durchgangsboh­ rungen versehen sind, wobei auf beiden Seiten die Wel­ le 1 durch die Durchgangsbohrung geführt ist und somit auf beiden Seiten Antriebs- bzw. Abtriebsverbindungen vorhanden sind. Auf diese Weise kann z.B. an die Axialkolbenpumpe eine weitere Pumpe, z.B. eine Flügel­ zellenpumpe angeflanscht werden, die ebenfalls über die Antriebswelle 1 angetrieben wird.

Auf der Antriebswelle 1 ist eine Taumelscheibe 5 ange­ ordnet, die sich in einem Taumelscheibenraum 6 dreht. Die Antriebswelle ist weiterhin in einem Kegelrollen­ lager 7 und einem Nadellager 8 gelagert.

An der Taumelscheibe 5 liegen auf einem Kreisdurchmes­ ser mehrere Förderkolben 9, die in Kolbenbohrungen bzw. Zylinderräumen 10 in dem Gehäuse 4 oder einem in dem Gehäuse angeordneten Kolbenträger 11 eingebracht sind.

Entsprechend dem bekannten Prinzip einer Axialkolben­ pumpe tauchen die Förderkolben 9 bei der Rotation der Taumelscheibe 5 in den Taumelscheibenraum 6 so weit ein, daß Einlaßbohrungen 12 abwechselnd in den Taumel­ scheibenraum 6 ragen. Das angesaugte Druckmittel, im allgemeinen Öl, wird über jedem Kolben 9 zugeordnete Auslaßventile 13 einer gemeinsamen Druckausgangsboh­ rung 14 zugeführt.

In einen an das Gehäuse 4 angeflanschten Ventilblock 15 mündet eine nur prinzipmäßig in der Figur darge­ stellte Ansaugbohrung 16. Die Ansaugbohrung verzweigt sich in eine Nebenleitung 17, die über Radialbohrungen in dem Gehäuse 4 und dem Kolbenträger 11 in den Tau­ melscheibenraum 6 mündet, und in eine Hauptleitung 18, in die ein Leistungsregelventil 19 eingesetzt ist, dessen Ventilkolben 24 über ein elektromagnetisches Stellglied 33 verstellt wird. Das Leistungsregelventil kann von beliebiger Bauart sein und z.B. eine Ausge­ staltung besitzen, wie sie aus der älteren Patentan­ meldung P 39 10 915 oder der DE-OS 37 34 928 bekannt ist. Durch ein derartiges Leistungsregel­ ventil läßt sich der durch die Hauptleitung 18 geführ­ te Hauptstrom zwischen einer maximalen Öffnungsweite und einer Absperrung regeln. Diese Regelmenge wird ge­ mäß Fig. 1 über eine Ringnut 20 in dem Gehäuse 4 und davon jeweils zu den Kolbenbohrungen 10 abzweigende Hauptstrombohrungen 21 in die Kolbenbohrungen 10 ein­ geleitet. Die Hauptstrombohrungen 21 münden dabei der­ art in die Kolbenbohrungen 10, daß sie im Bereich der Hinterkanten 22 der Kolben 9 in die Kolbenbohrung 10 münden.

Die Kolbenbohrungen 10 der Axialkolbenpumpe werden so­ mit über zwei Wege befüllt. Über die Nebenleitungen 17, den Kolbenraum 6 und die Einlaßbohrungen 12 erhält jeder Kolben 9, der jeweils in üblicher Weise durch eine Feder 23 auf Anlage an der zu den Kolben ge­ wandten Stirnseite der Taumelscheibe 5 gehalten ist, Öl. Auf diese Weise ist eine Grundversorgung erreicht. Zur Regelung der Axialkolbenpumpe dient das Leistungs­ regelventil 19, wobei entsprechend seiner Öffnungs­ stellung mehr oder weniger Öl über die Hauptleitung 18, die Ringnut 20 und die Hauptstrombohrungen 21 ebenfalls in die Kolbenbohrungen 10 eingeleitet wird.

In der Fig. 2 ist eine andere Ausgestaltung einer Axialkolbenpumpe dargestellt, die insbesondere dann von Vorteil ist, wenn kein Durchtrieb der Antriebswel­ le 1 vorgesehen ist. In diesem Falle wird platzsparend das Leistungsregelventil 19 mit seinem Ventilkolben 24 koaxial zur Längsachse der Axialkolbenpumpe in dem - in der Zeichnung - rechten Deckel 3 eingesetzt. Die Verstellung des Ventilkolbens 24 des Leistungsregel­ ventils 19 kann in bekannter Weise über ein elektroma­ gnetisches Stellglied 25 erfolgen. Die Axialkolben­ pumpe nach diesem Ausführungsbeispiel ist im wesent­ lichen von gleicher Bauart wie die in Fig. 1 darge­ stellte, weshalb für die gleichen Teile auch gleiche Bezugszeichen verwendet worden sind.

Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1, sind die von der Ansaugbohrung 16 abzweigende Ne­ benleitung 27 und die Hauptleitung 28. Die Nebenlei­ tung 27 zweigt von dem Deckel 3 ab und ist über einen weiten Bereich achsparallel durch das Gehäuse 4 ge­ führt, bevor sie in den Taumelscheibenraum 6 mündet. Die Hauptleitung 28 mündet nach Durchgang durch das Leistungsregelventil 19 in eine zentrale Saugkammer 29. Die zentrale Saugkammer 29 ist in einer Durch­ gangsbohrung 30 des Kolbenträgers angeordnet, der in diesem Falle durch das entsprechend geformte Gehäuse 4 selbst gebildet ist. Selbstverständlich kann auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Kolbenträger als sepa­ rater Einsatz in dem Gehäuse angeordnet sein, ebenso wie bei Fig. 1 der Kolbenträger aus dem Gehäuse 4 selbst geformt sein kann.

Während auf der rechten Seite, d.h. auf der Einström­ seite, die Saugkammer 29 durch das Leistungsregelven­ til 19 und das Gehäuse 4 abgegrenzt ist, ist auf der anderen Seite ein Innendeckel 32 in der Durchgangsboh­ rung 30 vorgesehen, der dichtend darin eingesetzt ist.

Wie weiterhin aus dieser Figur ersichtlich ist, ist das Nadellager 8 für die Antriebswelle 1 ebenfalls in der Durchgangsbohrung 30 angeordnet, wobei die Rück­ seite, d.h. die von der Saugkammer abgewandte Seite des Innendeckels 32 einen Anschlag für das Nadellager 8 bildet. Der Deckel ist weiterhin auf seiner der Saugkammer 29 zugewandten Seite kegelstumpfförmig aus­ gebildet. Von der Saugkammer 29 aus zweigen die Haupt­ strombohrungen 31 jeweils zu einer Kolbenbohrung 10 ab. Die Hauptstrombohrungen 31 sind dabei schräg durch das Gehäuse geführt, und zwar in einem Winkel, der im wesentlichen dem Kegelwinkel in der Stirnwand des In­ nendeckels 32 entspricht.

Obwohl die Erfindung nur anhand einer Axialkolbenpumpe beschrieben ist, ist sie selbstverständlich grundsätz­ lich auch in gleicher Weise für eine Radialkolbenpumpe geeignet.

Bezugszeichenliste

 1 Antriebswelle
 2 Deckel
 3 Deckel
 4 Gehäuse
 5 Taumelscheibe
 6 Taumelscheibenraum
 7 Kegelrollenlager
 8 Nadellager
 9 Kolben
10 Kolbenbohrungen
11 Kolbenträger
12 Einlaßbohrungen
13 Auslaßventil
14 Druckausgangsbohrung
15 Ventilblock
16 Ansaugbohrung
17 Nebenleitung
18 Hauptleitung
19 Leistungsregelventil
20 Ringnut
21 Hauptstrombohrungen
22 Hinterkante
23 Feder
24 Ventilkolben
25 elektromagn. Stellglied
26 -
27 Nebenleitung
28 Hauptleitung
29 Saugkammer
30 Durchgangsbohrung
31 Hauptstrombohrung
32 Innendeckel
33 elektromag. Stellglied

Claims (13)

1. Kolbenpumpe mit in einem Gehäuse, in dem in Kolben­ bohrungen Kolben verstellbar angeordnet sind, die durch auf einer Antriebswelle angeordnete Betätigungs­ glieder verstellbar sind, und die mit Saugbohrungen in ihren Wänden in einen gemeinsamen Saugraum eintauchen, wobei in der Ansaugbohrung für die Kolben ein Lei­ stungsregelventil angeordnet ist, das den Durchfluß­ querschnitt einer Regelstrommenge regelt, und wobei stromaufwärts vor dem Leistungsregelventil eine Neben­ leitung für eine Konstantstromversorgung der Kolben abzweigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelstrommenge über Hauptstrombohrungen (21, 31) direkt in die Kolbenbohrungen (10) eingeführt ist, während die Nebenleitung (17, 27) für die Konstant­ stromversorgung in den gemeinsamen Saugraum (6) für die Kolben (9) mündet.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstrombohrungen (21, 31) derart in dem Gehäuse (4) oder einem Kolbenträger (11) angeordnet sind, daß sie in der Ansaugstellung der Kolben (9) an den Hin­ terkanten (12) der Kolben (9) in die Kolbenbohrung (10) münden.

3. Kolbenpumpen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugbohrung (16) hinter dem Leistungsregelven­ til (19) in eine Ringnut (20) mündet, von dem aus je­ weils die Hauptstrombohrung (21) zu den einzelnen Kol­ benbohrungen (10) abzweigt.

4. Kolbenpumpe als Axialkolbenpumpe nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Leistungsregelventil (19) mit seinem den Durchflußquerschnitt ändernden Ventilkolben (24) an einer Stirnseite achsparallel zur Längsachse der Pumpe befindet, wobei die Hauptleitung (28) stromabwärts von dem Leistungsregelventil (19) in eine zentrale Saug­ kammer (29) im Inneren des Kolbenträgers bzw. Gehäuses (4) mündet.

5. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsregelventil (19) koaxial zur Pumpenlängs­ achse liegt.

6. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsregelventil (19) und die Ansaugbohrung (16) im stirnseitigen Deckel (3) der Pumpe angeordnet sind.

7. Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugkammer (29) trichterförmig ausgebildet ist.

8. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugkammer (29) auf der von der Zuströmseite abge­ wandten Seite wenigstens annähernd eine kegel- oder stumpfkegelförmige Form aufweist, und daß die Haupt­ strombohrungen (31) als Schrägbohrungen durch den Kolbenträger bzw. des Gehäuses (4) geführt sind.

9. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel der Schrägbohrungen wenigstens annähernd dem Kegelwinkel der Rückwand der Saugkammer (29) ent­ sprechen.

10. Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Kolbenträgers oder des Gehäuses (4) eine Durchgangsbohrung (30) angeordnet ist, in der die Saugkammer (29) liegt, wobei diese stromabwärtig durch einen Innendeckel (32) abgegrenzt ist.

11. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Durchgangsbohrung (30) auf der Rückseite des Innendeckels (32) ein Wellenlager (8) für die An­ triebswelle (1) angeordnet ist.

12. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendeckel (32) einen Anschlag für das Wellen­ lager (8) bildet.

13. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (9) mit Einlaßbohrungen (12) versehen sind, die bei der Rotation zur Ansaugung der Konstantstrom­ menge in die Kolbenbohrungen (10) in den gemeinsamen Saugraum (6) tauchen.