DE102011053148B4

DE102011053148B4 - Radialkolbenpumpe

Info

Publication number: DE102011053148B4
Application number: DE102011053148.3A
Authority: DE
Inventors: Johann Merz; Ludwig Kappel
Original assignee: Pump Tech Solutions Ps GmbH; Pump Technology Solutions Ps GmbH
Current assignee: Pump Technology Solutions Ps De GmbH
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2024-04-18
Anticipated expiration: 2031-09-01
Also published as: DE102011053148A1

Abstract

Radialkolbenpumpe mit einer in einem Pumpengehäuse angeordneten Antriebswelle mit einem Exzenter, mit einer Zylindertrommel in dem Pumpengehäuse, in der Zylinderbohrungen zur Aufnahme von Förderkolben eingearbeitet sind, mit einem Gehäusedeckel, mit einem Saugraum, mit einem Drucksammelraum, in den axial in der Zylindertrommel verlaufende Druckölbohrungen (34) mit Ölauslassöffnungen (35) münden, mit wenigstens einem Rückschlagventil und mit einem Saugdrosselventil, wobei der Drucksammelraum (14) im Gehäusedeckel (12) und Rückschlagventile (21) in Verlängerung der Druckölbohrungen (34) in dem Gehäusedeckel (12) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ölbehälter (25) zusammen mit einem Saugdrosselventil (24) direkt an das Pumpengehäuse (2) angesetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Radialkolbenpumpen sind allgemein bekannt. Hierzu wird beispielsweise auf die DE 41 30 686 C2 und die DE 196 35 801 B4 verwiesen.
In der DE 101 13 694 A1 ist eine Radialkolbenpumpe mit einem Entlüftungsrückschlagventil zur Verbesserung des Anlaufverhaltens beschrieben.
Die DE 195 10 206 B4 beschreibt zur energetischen Regelung einer Radialkolbenpumpe eine Saugregelung mit einer elektrisch angesteuerten Saugdrossel. Radialkolbenpumpen werden vielfach im Fahrzeugbau eingesetzt. Dies gilt z. B. für Fahrwerksanwendungen, wobei Pumpen mit hohen Drücken benötigt werden. Diese Pumpen sollten jedoch aus energetischen Gründen, insbesondere im Hinblick auf deren Leistungsaufnahme, geregelt sein. Darüber hinaus sollten sie geräuschlich nicht auffällig im Fahrzeug sein. Weiterhin sollten sie gewichts- und kostenoptimiert und kompakt sein. Hochdruckdichtungen nach außen sollten ebenfalls nur in einer möglichst geringen Anzahl vorhanden sein.
Die DE 42 29 297 B4 zeigt eine Verdrängerpumpe mit verringertem Antriebsmoment und verringerter Ölerwärmung beim Ansprechen des Druckbegrenzungsventils.
In der DE 28 24 239 A1 ist eine Radialkolbenpumpe offenbart, die eine minimierte Förderstrompulsation und Geräuschentwicklung mit geringem Kostenaufwand aufweisen soll.
Ferner sei auf die DE 30 08 575 C2 verwiesen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die bekannten Radialkolbenpumpen in dem vorstehend genannten Sinne weiter zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Durch die Integrierung bzw. die Aufnahme des Drucksammelraumes in den Gehäusedeckel zusammen mit den Rückschlagventilen wird eine Geräuschoptimierung erreicht. Das in den Zylinderbohrungen über die Druckölbohrungen ausgestoßene Öl gelangt impulsmäßig in den Drucksammelraum. Die Erfinder haben erkannt, dass eine Ölförderung mit geringerer Pulsation erreicht werden kann, wenn im Unterschied zum Stand der Technik Rückschlagventile nicht in den Druckölbohrungen angeordnet, sondern in den Gehäusedeckel gelegt werden. Diese Ausgestaltung bewirkt darüber hinaus auch niedrigere Materialspannungen. Dabei ist ein Ölbehälter zusammen mit einem Saugdrosselventil direkt an das Pumpengehäuse angesetzt.
Alternativ zu den in Verlängerung der Druckölbohrungen angeordneten Rückschlagventile bzw. alternativ zur Lösung gemäß Anspruch 1 kann auch zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgesehen sein, dass der Drucksammelraum im Gehäusedeckel angeordnet ist und dass das wenigstens eine Rückschlagventil als Plattenventil in Form eines Ringes ausgebildet ist, zwischen der Zylindertrommel und dem Gehäusedeckel angeordnet ist und die Ölauslassöffnungen der Druckölbohrungen abdeckt. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der Ring des Rückschlagventils derart ausgebildet ist, dass er bei einem Auftreffen von Drucköl über die Ölauslassöffnung auf den Ring im Bereich der jeweiligen Druckauslassöffnung der Druckölbohrungen abhebt, wodurch das Drucköl den Ring radial umströmen und in den Drucksammelraum eintreten kann.
Auch in diesem Falle stehen die Druckölbohrungen in der Zylindertrommel für eine Vergleichmäßigung der Ölströmung ohne störende Einbauten zur Verfügung. Öl unter Druck, das auf das Plattenventil auftrifft, führt dazu dass der Ring jeweils an der dazugehörigen Ölauslassöffnung von der Zylindertrommel abhebt, und damit das Ventil umströmen und in den Drucksammelraum gelangen kann.
In einfacher Weise kann der Drucksammelraum als Tilger in Form eines umlaufenden Ringraumes in dem Gehäusedeckel angeordnet sein.
Eine weitere Geräuschoptimierung kann erreicht werden, wenn die Antriebswelle mit dem Exzenter mit einem Ausgleichsexzenter als Masseausgleichsgewicht versehen ist. Durch diese Ausgestaltung erreicht man eine Verringerung der statischen Unwucht.
Zur Geräuschreduzierung kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Förderkolben über zwei Ringe auf der Exzenterwelle gelagert sind. Dabei kann der Innenring für eine gute Gleitung aus Bronze bestehen.
Eine weitere Möglichkeit, die Kompaktheit der Radialkolbenpumpe zu erhöhen, kann darin bestehen, dass ein Ölbehälter und ein Saugdrosselventil an das Pumpengehäuse der Radialkolbenpumpe angesetzt sind.
Eine Reduzierung der Anzahl von Hochdruckdichtungen kann erreicht werden, wenn in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, dass die Zylindertrommel auf einer Stirnseite und umfangsseitig von dem Pumpengehäuse umschlossen ist. In diesem Falle sind für die Radialkolbenpumpe nur Niederdruckdichtungen erforderlich, denn auf einer Seite wird die Zylindertrommel stirnseitig durch das Pumpengehäuse und auf der anderen Seite durch den Gehäusedeckel abgeschlossen.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:

1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe;
2 einen Längsschnitt durch die Radialkolbenpumpe nach 1;
3 einen weiteren Längsschnitt durch die Kolbenpumpe in einer anderen Ebene mit Rückschlagventilen;
4 ausschnittsweise einen Längsschnitt entsprechend 3 mit einem Plattenventil;
5 ausschnittsweise eine vergrößerte Darstellung im Bereich eines Förderkolbens;
6 eine Ansicht der Radialkolbenpumpe mit einem Ölbehälter und einem Saugdrosselventil; und
7 einen Schnitt durch das Saugdrosselventil nach der 6.

Aufbau und Wirkungsweise einer Radialkolbenpumpe sind grundsätzlich bekannt, weshalb nachfolgend nur auf die für die Erfindung wesentlichen Teile näher eingegangen wird.
Die Radialkolbenpumpe weist eine Antriebswelle 1 auf, die in einem Pumpengehäuse 2 gelagert ist. Die Antriebswelle 1 trägt einen Exzenter 3 zum Betätigen von mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Förderkolben 4. Die radial nach außen gerichteten Förderkolben 4 werden durch Druckfedern 5 in Richtung auf die Umfangsfläche des Exzenters 3 in Anlage gehalten.
Die Förderkolben 4 sind in Zylinderbohrungen 6 einer Zylindertrommel 7 geführt. Die Zylinderbohrungen 6 sind jeweils am Außenumfang durch Verschlusskappen 8 abgeschlossen. Die Verschlusskappen haben außenseitig jeweils die Form einer Kuppe 9, durch die sie sich gut an den inneren Gehäuseradius anschmiegen. Die Verschlusskappen 8 sind in die Zylinderbohrungen 6 eingepresst.
Das Exzenterlager ist als „schwimmende Buchse“ ausgebildet, wobei für eine Gleitwirkung ein Innenring 10 aus z. B. Bronze bestehen kann. Ein Außenring 11 kann aus Stahl bestehen. Die Kolben stützen sich mit einer Linienberührung jeweils auf den Au-ßenring 11 ab.
Wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, ist die Zylindertrommel 7 umfangsseitig von dem Pumpengehäuse 2 vollständig umschlossen. Durch diese Ausstattung sind für die Radialkolbenpumpe nur Niederdruckdichtungen erforderlich, da auf der Eingangsseite die Zylindertrommel stirnseitig durch das Pumpengehäuse und auf der anderen Seite durch einen Gehäusedeckel 12 abgeschlossen ist. In dem Gehäusedeckel 12 ist auch die Antriebswelle 1 über ein Gleitlager 13 gelagert. Der Gehäusedeckel 12 ist mit einem ringförmigen Drucksammelraum 14 versehen, der als Tilger wirkt. Über mehrere, über den Umfang verteilt angeordnete Schrauben 15 ist das Pumpengehäuse 2 mit dem Gehäusedeckel 12 verbunden.
Je zwei Bohrungen, Kanäle oder Nuten 16 und 17 im Pumpengehäuse 2 und im Gehäusedeckel 12, die axial im Bereich des hinteren Gleitlagers 13 und eines vorderen Gleitlagers 18 verlaufen, bewirken eine Entlüftung, wodurch Öl aus einem Saugraum 31 von beiden Seiten an die Lager kommt.
Auf der von der Antriebs- bzw. Eingangsseite abgewandten Seite des Exzenters 3 ist ein zweiter Exzenter als Ausgleichsexzenter 20 für einen Massenausgleich angeordnet. Der Ausgleichsexzenter 20 ist hierzu umfangsseitig um 180° versetzt zu dem Exzenter 3 angeordnet und bewirkt einen statischen Ausgleich.
Von den Zylinderbohrungen 6 zweigen axial Druckölbohrungen 34 als Querbohrungen zur Weiterförderung des Öles ab. In Verlängerung der Druckölbohrungen 34 und koaxial zu diesen sind in dem Gehäusedeckel 12 Rückschlagventile 21 angeordnet von denen aus das Öl über in den Umfangswänden der Rückschlagventile 21 angeordneten Bohrungen in den Drucksammelraum 14 gelangt.
Durch diese Anordnung der Rückschlagventile 21 werden Pulsationen und damit auch eine Geräuschentwicklung reduziert. Hierfür dienen auch Dichtringe 19 in Form von O-Ringen, die jeweils zwischen dem Pumpengehäuse 2 und dem Gehäusedeckel 12 um Ölauslassöffnungen 35 der Druckölbohrungen 34 gelegt sind.
Anstelle von Rückschlagventilen für jede Druckölbohrung 34 kann auch alternativ dazu in einer einfacheren Ausführungsform ein Plattenventil in Form eines Ringes als Rückschlagventil 32 zwischen der Zylindertrommel 7 und dem Deckel 12 angeordnet werden. Diese Ausgestaltung ist in der 4 ausschnittsweise dargestellt. Wie ersichtlich deckt das Rückschlagventil 32 die Ölauslassöffnungen 35 ab. Der Ring des Rückschlagventils 32 ist dabei derart ausgebildet, dass er bei einem Auftreffen von Drucköl über die Ölauslassöffnungen 35 auf den Ring im Bereich der jeweiligen Auslassöffnung 35 der Druckölbohrungen 34 abhebt, wodurch das Öl den Ring radial umströmen und in den Drucksammelraum 14 eintreten kann.
Eine Abdichtung nach außen erfolgt durch einen Dichtring 33, der im Bereich des Außenumfanges der Zylindertrommel 7 zwischen der Zylindertrommel 7 und dem Gehäusedeckel 12 angeordnet ist.
Die 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung im Bereich eines Förderkolbens 4. Der Förderkolben 4 ist mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Zulaufbohrungen 22 versehen. Jeweils im Bereich der Zulaufbohrungen 22 sind zylindrische Ansenkungen 23 in der inneren Umfangswand der Zylindertrommel 7 angeordnet.
Wenn der Förderkolben 4 nach Ausschieben des Öles durch die Kraft der Druckfeder 5 wieder zurück an den Exzenter 3 geschoben wird, ist das dazugehörige Rückschlagventil geschlossen und der Förderkolben 4 baut in der Zylinderbohrung 6 ein Vakuum auf. Wenn die Zulaufbohrungen 22 im Bereich des unteren Totpunktes über die Ansenkungen 23 mit dem Saugraum 31 in Verbindung kommen, wird das Vakuum ausgeglichen, denn es kann Öl von dem Saugraum 31 in die Förderkolben 4 einströmen. Diese Maßnahme trägt ebenfalls zur Vergleichmäßigung der Ölströmung und zur Reduzierung von Pulsationen und damit zu einer Geräuschminderung bei.
Aus der 6 ist ersichtlich, dass ein Saugdrosselventil 24 zur Ansaugung von Öl aus einem Ölbehälter 25 direkt am Pumpengehäuse 2 befestigt ist. Der Ölbehälter 25, z. B. aus Kunststoff, ist an das Pumpengehäuse 2 in nicht näher dargestellter Weise angeschraubt.
Durch diese Anordnung des Saugdrosselventils 24 und des Ölbehälters 25 lässt sich eine gute Kompaktheit der Radialkolbenpumpe erreichen.
Die 7 zeigt prinzipmäßig den Aufbau der Saugdrosselventile 24. Aufbau und Wirkungsweise eines Saugdrosselventils sind jedoch grundsätzlich bekannt, weshalb hier nur auf deren wesentlichen Teile näher eingegangen wird. Hierzu wird beispielsweise auf die DE 95 10 206 B4 oder die DE 27 42 621 A1 verwiesen. Das elektrisch gesteuerte Saugdrosselventil 24 weist ein Proportionalventil 26, eine Ventilnadel 27 und eine Saugblende 28 auf. Von dem Ölbehälter 25 aus gelangt das Öl über eine Leitung 29 und die Saugblende 28 direkt in den Saugraum 31 der Radialkolbenpumpe 30. Das Saugdrosselventil 24 sollte so nahe wie möglich am Saugraum 31 der Radialkolbenpumpe 30 an das Pumpengehäuse 2 angesetzt oder in diesem angeordnet sein, damit Gasausscheidungen im Öl die Pulsation der Pumpe nicht vergrößern und die Regelzeit verlängern.
Das Pumpengehäuse 2 umschließt den Gehäusedeckel 12 am Außenumfang. Zur Abdichtung nach außen ist in einer Nut im Außenumfang des Gehäusedeckels 12 ein Dichtring 36 angeordnet. Die Anordnung des Dichtringes 36 im Gehäusedeckel 12 stellt eine Montageerleichterung dar.
Bezugszeichenliste

1: Antrieb
2: Pumpengehäuse
3: Exzenter
4: Förderkolben
5: Druckfedern
6: Zylinderbohrungen
7: Zylindertrommel
8: Verschlusskappen
9: Kuppen
10: Innenring
11: Außenring
12: Gehäusedeckel
13: Gleitlager
14: Drucksammelraum
15: Schrauben
16: Bohrungen
17: Kanäle, Nuten
18: Gleitlager
19: O-Ring, Ringdichtung
20: Ausgleichsexzenter
21: Rückschlagventile
22: Zulaufbohrungen
23: Ansenkungen
24: Saugdrosselventil
25: Ölbehälter
26: Proportionalventil
27: Ventilnadel
28: Saugblende
29: Zuleitung
30: Radialkolbenpumpe
31: Saugraum
32: Plattenventil als Rückschlagventil
33: Dichtring
34: Druckölbohrung
35: Ölauslassöffnung
36: Ringdichtung

Claims

Radialkolbenpumpe mit einer in einem Pumpengehäuse angeordneten Antriebswelle mit einem Exzenter, mit einer Zylindertrommel in dem Pumpengehäuse, in der Zylinderbohrungen zur Aufnahme von Förderkolben eingearbeitet sind, mit einem Gehäusedeckel, mit einem Saugraum, mit einem Drucksammelraum, in den axial in der Zylindertrommel verlaufende Druckölbohrungen (34) mit Ölauslassöffnungen (35) münden, mit wenigstens einem Rückschlagventil und mit einem Saugdrosselventil, wobei der Drucksammelraum (14) im Gehäusedeckel (12) und Rückschlagventile (21) in Verlängerung der Druckölbohrungen (34) in dem Gehäusedeckel (12) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ölbehälter (25) zusammen mit einem Saugdrosselventil (24) direkt an das Pumpengehäuse (2) angesetzt ist.
Radialkolbenpumpe mit einer in einem Pumpengehäuse angeordneten Antriebswelle mit einem Exzenter, mit einer Zylindertrommel in dem Pumpengehäuse, in der Zylinderbohrungen zur Aufnahme von Förderkolben eingearbeitet sind, mit einem Gehäusedeckel, mit einem Saugraum, mit einem Drucksammelraum, in den axial in der Zylindertrommel verlaufende Druckölbohrungen (34) mit Ölauslassöffnungen (35) münden, mit wenigstens einem Rückschlagventil und mit einem Saugdrosselventil, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksammelraum (14) im Gehäusedeckel (12) angeordnet ist und dass das wenigstens eine Rückschlagventil (32) als Plattenventil in Form eines Ringes ausgebildet ist, zwischen der Zylindertrommel (7) und dem Gehäusedeckel (12) angeordnet ist und die Ölauslassöffnungen (35) der Druckölbohrungen (34) abdeckt, wobei der Ring des Rückschlagventils (32) derart ausgebildet ist, dass der Ring bei einem Auftreffen von Drucköl über die Ölauslassöffnung (35) auf den Ring im Bereich der jeweiligen Ölauslassöffnung (35) der Druckölbohrungen (34) abhebt, wodurch das Drucköl den Ring radial umströmen und in den Drucksammelraum (14) eintreten kann.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksammelraum (14) als Tilger in Form eines umlaufenden Ringraumes in dem Gehäusedeckel (12) angeordnet ist.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (12) mit dem Drucksammelraum (14) aus Leichtmetall gebildet ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen dreiteiligen Aufbau mit einem vorderen Pumpengehäuse (2) aus Leichtmetall, der Zylindertrommel (7) und dem Gehäusedeckel (12) mit dem Drucksammelraum (14).
Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) mit dem Exzenter (3) zusätzlich mit einem Ausgleichsexzenter (20) als Masseausgleichsgewicht versehen ist.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsexzenter (20) neben dem Exzenter (3) auf der von der Antriebsseite abgewandten Seite angeordnet ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderkolben (4) über zwei Ringe (10,11) auf dem Exzenter (4) gelagert sind.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (10) aus Bronze besteht.
Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindertrommel (6) auf einer Stirnseite und umfangsseitig von dem Pumpengehäuse (2) umschlossen ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ölbehälter (25) zusammen mit einem Saugdrosselventil (24) direkt an das Pumpengehäuse (2) angesetzt ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pumpengehäuse (2) und dem Gehäusedeckel (12) wenigstens ein Dichtring (19,33) angeordnet ist.
Radialkolbenpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Dichtringe (19) um die Ölauslassöffnungen (35) der Druckölbohrungen (34) angeordnet sind.
Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindertrommel (7) im Bereich der Zulaufbohrungen (22) für die Förderkolben (4) mit zylindrischen Ansenkungen (23) versehen ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gleitlager (18) der Antriebswelle (1) auf der von dem Saugraum (31) abgewandten Seite über wenigstens eine Bohrung (16,17), einer Nut oder einen Kanal mit dem Saugraum (31) verbunden ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (13) im Gehäusedeckel mit wenigstens einer Nut oder einem Kanal (17) versehen ist.
Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Verschlusskappen (8) der Zylinderbohrungen (6) am Außenumfang jeweils die Form einer Kuppe (9) aufweisen.
Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (2) den Gehäusedeckel (12) am Außenumfang wenigstens teilweise umschließt, wobei ein Dichtring (36) in einer Ringnut am Außenumfang des Gehäusedeckels (12) angeordnet ist.