DE3928029A1 - Hydraulikpumpe fuer ein hydraulisch betriebenes lueftersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydraulikmotor oder eine Hydraulikpumpe für den Betrieb eines hydraulisch angetriebe­ nen Lüftersystems, das bei jeglicher Art einer Maschine, ein­ schließlich einer Brennkraftmaschine, zum Einsatz kommen kann.

Zum Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, wird auf die beigefügten Fig. 6 und 7 Bezug genommen.

Die Fig. 6 zeigt eine Flügelpumpe, die Gegenstand der JP- Patent-OS Nr. 271 982/1987 ist. Diese Pumpe umfaßt ein Gehäu­ se 3 und einen Nocken- oder Steuerkurvenring 1. Die eine Stirn­ seite dieses Ringes 1 ist von einer rückwärtigen Deckelplatte 2 verschlossen, die das Gehäuse 3 an der Rückseite abdichtet. Die Deckelplatte 2 ist mit einer Lagerbohrung 4 versehen, in die das vorstehende Ende 7 einer Antriebswelle 6 eingesetzt ist, welche sich durch einen Rotor 5 erstreckt. Das vorste­ hende Ende 7 wird in der Bohrung 4 durch ein Lager 8 gehalten. Die rückwärtige Deckelplatte 2 ist mit einem Paar von Paß­ stiftbohrungen versehen, die symmetrisch mit Bezug zum Zentrum der Bohrung 4 und mit Abstand von diesem Zentrum angeordnet sind. Mit Preßsitz sind Paßstifte 9 in diese Paßstiftbohrung eingefügt.

Die Fig. 7 zeigt eine Öl- und eine Wasserpumpe gemäß der JP- PS Nr. 42 329/1985, die gleichzeitig in einer einwelligen Mehrzylinder-Brennkraftmaschine angetrieben werden. Eine Zahn­ radpumpe für Schmieröl weist angetriebene Zähne 10 auf, eine Kühlmittelpumpe 11 ist mit Flügeln 12 ausgestattet. Die Zähne 10 und die Flügel 12 sind auf einer gemeinsamen Pumpenwelle 13 montiert, die in ein Pumpengehäuse 14 und ein Gehäuse 15 eingebaut ist. Zwischen den Pumpenzähnen 10 und den Pumpenflü­ geln 12 sind eine Öldichtung 16 und eine mechanische Dichtung 17 angeordnet.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Flügelpumpe wird die rückwärtige Deckelplatte 2 koaxial zum Gehäuse 3 durch die beiden Paßstif­ te 9 montiert. Insofern ist es schwierig, das Lager 18 koaxial zum Lager 8 einzubauen. Es bestehen ebenfalls Schwierigkeiten, eine ruhige, störungsfreie Drehung zu erlangen.

Bei der in Fig. 7 gezeigten Anordnung für eine Brennkraft­ maschine werden die Schmierölpumpe und die Kühlwasserpumpe gleichzeitig angetrieben. Die Pumpenflügel 12 sind unter Preß­ sitz an der Pumpenwelle 13 angebracht, so daß die mechanische Dichtung 17 und die Öldichtung 16 nicht ausgebaut werden kön­ nen. Dadurch werden Probleme in bezug auf die Wartung der Maschine hervorgerufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hydraulikpumpe zu schaffen, die von den oben genannten Problemen frei ist. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Hydrau­ likpumpe aufzuzeigen, die geringe Größenabmessungen hat, wirt­ schaftlich zu fertigen ist, eine einfache Anordnung oder Bau­ weise von bzw. für Riemen aufweist, und wobei eine Hydraulik­ pumpe für ein Gebläse oder einen Lüfter sowie eine Kühlwasser­ pumpe für eine Maschine (Brennkraftmaschine) auf bzw. von einer einzigen Welle angetrieben werden.

Diese Aufgaben werden durch eine Hydraulikpumpe gelöst, die umfaßt: ein Pumpengehäuse, einen Pumpendeckel, der durch den Außenumfang einer Schubplatte koaxial zum Pumpengehäuse gehal­ ten ist, ein innerhalb des Pumpengehäuses sowie des Pumpendek­ kels eingebautes erstes Lager, ein am Pumpengehäuse gehalte­ nes zweites Lager, das eine Welle abstützt sowie koaxial zum ersten Lager angeordnet ist, und eine am Pumpendeckel gehaltene mechanische Dichtung, die konzentrisch zur Welle angeordnet ist und eine Abdichtung zwischen der Welle sowie dem Pumpen­ deckel bildet.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind das zweite Lager, das die Welle abstützt, die Hydraulikpumpe sowie die stützende Schubplatte, das erste Lager, das die Last der Wasserpumpe aufnimmt, und die Wasserpumpe in dieser Reihenfolge längs der Welle angeordnet. Die Welle nimmt die Riemenspannung und die Last von der hydraulischen Pumpe auf.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Pumpenrad auf die Welle geschraubt.

Wenn die Riemenscheibe durch die Maschine gedreht wird, so wird dadurch die Welle gedreht, um den Rotor in Umdrehung zu versetzen. Damit ändern sich die Volumina der durch die Flügel unterteilten Pumpenkammern. Öl wird durch eine Ansaugöffnung eingesogen und durch eine Öl-Ausstoßöffnung abgegeben. Die Drehung der Welle führt zu einer Drehung des Pumpenrades der Wasserpumpe. Als Ergebnis wird durch eine Ansaugöffnung Wasser eingesogen und durch die Wasser-Ausstoßöffnung mittels der Zentrifugalwirkung der Pumpe ausgestoßen.

Weitere Ziele wie auch die Merkmale und Vorteile der Erfin­ dung werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug neh­ menden Beschreibung deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines hydraulisch betrie­ benen Lüftersystems mit einer Hydraulikpumpe gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm zur Beziehung der Drehzahl des in Fig. 1 gezeigten Gebläses und der Wassertemperatur;

Fig. 3 einen Axialschnitt der Hydraulik- und Wasserpumpe von Fig. 1;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Darstellung der Pumpen, gesehen in der Pfeilrichtung A in Fig. 3;

Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie B-B in der Fig. 3;

Fig. 6 einen Axialschnitt einer bekannten Flügelpumpe;

Fig. 7 einen Axialschnitt eines Teils einer bekannten einwel­ ligen Mehrzylinder-Brennkraftmaschine.

Die Fig. 1 zeigt ein hydraulisch betriebenes Lüftersystem gemäß der Erfindung, das eine Hydraulikpumpe 20, eine (Brennkraft-) Maschine 21, einen Hydraulikmotor 22, ein Gebläse 23, einen Kühler 24, ein elektrisches Steuergerät (ECU) 25, ein Hydrau­ lik-Regelventil 26 und eine Wasserpumpe 27 umfaßt. Durch die von der Maschine 21 hervorgerufene Antriebskraft erzeugt die Hydraulikpumpe 20 einen Hydraulikdruck, der dem Hydraulikmo­ tor 22 zugeführt wird, um das Gebläse 23 zu drehen und damit den Kühler 24 zu kühlen, womit auch die Maschine 21 gekühlt wird. Die Temperatur des durch das Gebläse 23 im Kühler 24 gekühlten Wassers wird durch einen (nicht gezeigten) Wasser­ temperaturfühler erfaßt. Das Ausgangssignal von diesem Fühler wird dem ECU 25 zugeführt, das das Hydraulik-Regelventil 26 entsprechend diesem Eingangssignal steuert. Auf diese Weise wird der von der Pumpe 20 abgegebene Hydraulikdruck und damit die Drehzahl des Motors 22 geregelt. Die Wasserpumpe 27 und die Hydraulikpumpe 20 sind auf einer gemeinsamen (nicht dar­ gestellten) Welle montiert. Die Wasserpumpe 27 zieht Wasser vom Kühler 24 ab und führt dieses unter Zwang der Maschine 21 zu deren Kühlung zu. Der Kreislauf der Wasserpumpe weist eine bekannte Ausbildung auf. Die Fig. 2 zeigt die Kennkurve der Drehzahl des Gebläses 23.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3-5 werden die Hydraulikpumpe 20 und die Wasserpumpe 27 beschrieben. Eine riemengetriebene Scheibe 28 ist an einem Scheibensitz 30 durch Schrauben 29 gehalten. Die Riemenscheibe 28 und der Scheibensitz 30 können auch einteilig gefertigt werden. Der Scheibensitz 30 ist durch einen Keil 31, die Mutter 75 und eine Beilagscheibe 32 mit einer Welle 33 verbunden, welche drehbar durch Lager 34 und 35 abgestützt wird. An den entgegengesetzten Stirnseiten des Lagers 34 sind Schnappringe 36 und 37 befestigt, um eine Vor- und Rückwärtsbewegung der Welle 33 mit Bezug zum Pumpengehäu­ se 38, das mit einer einen Boden aufweisenden Kammer 39 verse­ hen ist, zu begrenzen. Die Kammer 39 erstreckt sich in das eine Ende des Pumpengehäuses 38.

In der Kammer 39 ist ein Rotor 41 aufgenommen, von dem in ra­ dialer Richtung mehrere Flügel 40 vorstehen, die verschiebbar sind. Ein Nocken- oder Steuerkurvenring 42, eine Schubplatte 43, eine Druckplatte 44 und eine gewellte Beilagscheibe 45 sind an der Innenfläche der Kammer 39 gehalten. Der Steuerkur­ venring 42 hat Kurvenflächen 42 a und 42 b, die in diametral symmetrischer Lagebeziehung zueinander ausgebildet sind. Die freien Kanten der Flügel 40 liegen gleitend an den Kurvenflä­ chen 42 a und 42 b an. Die Schubplatte 43 und die Druckplatte 44 sind in dichter Anlage mit den gegenüberliegenden Stirn­ flächen des Steuerkurvenringes 42, um eine Mehrzahl von Pumpen­ kammern zu bilden, die durch die Flügel 40 abgeteilt sind. Der Rotor 41, der Steuerkurvenring 42, die Schubplatte 43 und die Druckplatte 44 werden durch einen Pumpendeckel 47, der starr an der einen Stirnseite des Pumpengehäuses 38 durch Spannschrauben 46 befestigt ist, in ihrer Lage gehalten. Die gewellte Beilagscheibe 45 drückt die Schubplatte 43 gegen den Steuerkurvenring 42, um diesen Ring 42, die Platten 43 und 44 und den Pumpendeckel 47 in anstoßender Lage aneinander zu halten.

Der Pumpendeckel 47 schließt im Zusammenwirken mit der Öldich­ tung 48 die offene äußere Stirnseite der Kammer 39 innerhalb des Pumpengehäuses 38 ab, wodurch die eine Seite des Pumpenge­ häuses 38 gebildet wird. Im Pumpengehäuse ist eine Öffnung oder ein Raum 49 vorgesehen, die bzw. der abgestufte Abschnit­ te 49 a, 49 b und 49 c hat. Die eine Stirnseite der Schubplatte 43 ist in den abgestuften Abschnitt 49 a eingesetzt, um das Pumpengehäuse 38 und den Pumpendeckel 47 in koaxialer Lagebe­ ziehung zueinander zu halten. Die Öldichtung 48 und eine mecha­ nische Dichtung 50 sind jeweils in die abgestuften Abschnitte 49 b und 49 c eingesetzt.

Die Wasserpumpe 27 hat eine Spiralkammer 51 und eine Wasser­ ausstoßöffnung. Die andere Stirnseite des Pumpendeckels 47 bildet einen Teil der Spiralkammer 51 sowie einen Teil der Wasserausstoßöffnung und dient als das Gehäuse für die Wasser­ pumpe. Das bereits erwähnte Lager 35 ist in das Zentrum der Schubplatte 43 konzentrisch zum Außenumfang eingesetzt. Saug­ öffnungen 52 und 53 sind in den Flächen der Platten 43 und 44, welche mit dem Rotor 40 in Anlage sind, in Übereinstim­ mung mit der einen Expansionshub ausführenden Pumpenkammer ausgebildet. Ausstoß- oder Drucköffnungen 54 und 55 sind in diesen Flächen in Übereinstimmung mit der den Kompressionshub ausführenden Pumpenkammer ausgestaltet.

Die Saugöffnungen 52 und 53 münden in einer Rinne 58, die in bzw. an der Außenfläche des Steuerkurvenringes 42 ausgebildet ist, wobei die Rinne 58 mit einer Ölkammer 57 über einen Öl- Saugkanal 56 in Verbindung steht. Die Drucköffnungen 54 und 55 sind mit einem Öl-Förderkanal 59 verbunden, der mit einer Öl-Austrittsöffnung 60 in Verbindung steht. Der Öl-Förderkanal 59 ist über das Druckregelventil 26, das von einem Magnetven­ til 61 gesteuert wird, arbeitsseitig mit dem Öl-Saugkanal 56 in Verbindung. Auf der Ölseite der Öldichtungen 48 bzw. 62 sind Öl-Rücklaufkanäle 63 bzw. 64 angeordnet, die mit der Rin­ ne 58 an der Außenfläche des Steuerkurvenringes 42 in Verbin­ dung stehen, wobei diese Ringe 58 mit den Saugöffnungen 52 und 53 verbunden ist, um zu verhindern, daß auf die Öldichtun­ gen 48 und 62 ein hoher Druck aufgebracht wird.

Die Spiralkammer 51 in der Wasserpumpe 27 steht mit der Atmo­ sphäre über eine Ablaufbohrung 65 in Verbindung. Die mechani­ sche Dichtung 50 dichtet die Ablaufbohrung 65 sowie eine weite­ re, mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Bohrung 66 ab, um eine Leckage von Wasser zu verhindern. Ein Flügel- oder Pumpenrad 62 ist mittel einer Mutter 68 fest an der Welle 33 an dem zur Riemenscheibe 28 entgegengesetzten Ende angebracht. Mit dem Pumpendeckel 47 ist über eine Dichtung ein Wasserpum­ pendeckel 69 verbunden. Teile einer Wasser-Ansaugöffnung 71, der Spiralkammer 51 und einer Wasser-Austrittsöffnung 72 sind in dem Deckel 69 ausgebildet. Der Rotor 41 ist über ein zwi­ schen den Lagern 34 und 35 befindliches Keilnutprofil 73 mit der Welle 33 verbunden und dreht mit dieser.

Im Betrieb des Lüftersystems dreht die Maschine 21 die Riemen­ scheibe 28, um die Welle 33 in Umdrehung zu versetzen. Damit dreht der Rotor 41, womit die Volumina der durch die Flügel 40 abgeteilten Pumpenkammern geändert werden. Öl wird durch den Saugkanal 56 angesaugt und über den Öl-Förderkanal 59 von der Öl-Austrittsöffnung 60 abgegeben. Hierbei wird das Magnetventil 61 so gesteuert, daß das Regelventil 26 sich vor- und zurückbewegt, um den Öl-Förderkanal 59 mit einer Entla­ stungsöffnung 74 in Verbindung zu bringen. Auf diese Weise wird der abgegebene Druck geregelt. Durch die Drehung der Welle 33 wird das Flügelrad 67 der Wasserpumpe zum Drehen ge­ bracht, um durch die Wirkung der Zentrifugalpumpe Wasser durch die Wasser-Ansaugöffnung 71 anzusaugen. Das Wasser wird von der Austrittsöffnung 72 abgegeben.

Das vorstehend beschriebene Lüftersystem ist so aufgebaut, daß es keine Paßstifte erfordert, die bisher nötig waren, um die Drehung der Lager ruhig zu gestalten. Da alle axialen Boh­ rungen oder Öffnungen koaxial bearbeitet werden können, kann die Genauigkeit in der maschinellen Bearbeitung gesteigert werden. Ferner kann das System wirtschaftlich und mit kleinen Abmessungen gefertigt werden. Darüber hinaus kommt für die Hydraulikpumpe und die Wasserpumpe ein gemeinsames Lager zur Anwendung, so daß im Vergleich mit dem System nach dem Stand der Technik die Anzahl der Lager um Eins vermindert wird. Auch ist nur eine einzige Welle notwendig. Ferner können das Pumpen­ rad, die mechanische Dichtung und andere Bauteile, für die eine Wartung erforderlich ist, ohne die geringsten Schwierig­ keiten ausgebaut werden. Insofern bietet folglich dieses neu­ artige System zahlreiche Vorteile.

Mit kurzen Worten gesagt, wird durch die Erfindung ein Hydrau­ likmotor (eine Hydraulikpumpe) zum Antrieb eines hydraulisch betriebenen Lüftersystems, das beispielsweise bei einer Brenn­ kraftmaschine zur Anwendung kommen kann, offenbart. Der Motor umfaßt ein Pumpengehäuse, einen Pumpendeckel, eine Welle, eine mechanische Dichtung und zwei Lager. Das Pumpengehäuse wird durch den Außenumfang einer Schubplatte koaxial zum Pumpen­ deckel eingestellt. Eines der Lager stützt die Welle ab und ist koaxial mit dem anderen, das innerhalb des Pumpengehäu­ ses sowie des Pumpendeckels montiert ist, angeordnet. Die mechanische Dichtung dichtet zwischen der Welle und dem Pum­ pendeckel ab und ist koaxial zur Welle montiert.

Claims (3)

1. Hydraulikpumpe für ein hydraulisch betriebenes Lüfter­ system, gekennzeichnet durch

• - ein Pumpengehäuse (38),
• - einen Pumpendeckel (47), der durch den Außenumfang einer Schubplatte (43) koaxial zum Pumpengehäuse (38) gehalten ist,
• - ein innerhalb des Pumpengehäuses (38) sowie des Pumpen­ deckels (47) eingebautes erstes Lager (35),
• - ein am Pumpengehäuse (38) gehaltenes zweites Lager (34), das eine Welle (33) abstützt sowie koaxial zum ersten Lager (35) angeordnet ist, und
• - eine am Pumpendeckel (47) gehaltene mechanische Dich­ tung (50), die konzentrisch zur Welle (33) angeordnet ist und eine Abdichtung zwischen der Welle sowie dem Pumpendeckel bildet.

2. Hydraulikpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lager (34), das die Welle (33) abstützt so­ wie die Last von seiten einer Riemenscheibe (28) und der Hydraulikpumpe (40, 41, 42) aufnimmt, die Hydraulikpumpe sowie die diese stützende Schubplatte (43), das die Last von seiten einer Wasserpumpe (67, 68, 69) aufnehmende erste Lager (35) und die Wasserpumpe in der angegebenen Reihenfol­ ge längs der Welle (33) angeordnet sind.

3. Hydraulikpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Pumpenrad (67) der Wasserpumpe auf die Welle (33) geschraubt ist.