DE4227037B4

DE4227037B4 - Hydrostatische Axialkolbenpumpe

Info

Publication number: DE4227037B4
Application number: DE4227037A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Skirde
Original assignee: Sauer Sundstrand GmbH and Co
Current assignee: Sauer Sundstrand GmbH and Co
Priority date: 1992-08-14
Filing date: 1992-08-14
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2012-08-15
Also published as: US5501578A; JPH06159231A; DE4227037A1; JP2623062B2

Abstract

Axialkolbenpumpe für einen geschlossenen Hydraulikkreislauf, bestehend aus einem Axialkolbentriebwerk mit einer Hauptwelle (1) und einer Speisepumpe mit einer Füllpumpenwelle (12), wobei die Hauptwelle (1) und die Füllpumpenwelle (12) zur Momentenübertragung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Hauptwelle (1) und der Füllpumpenwelle (12) aus nur drei einzelnen Lagern (6, 23, 14) besteht und im Verbindungsbereich der Wellen (1, 12) eine gemeinsame Lagerung (23) der Hauptwelle (1) und der Füllpumpenwelle (12) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenpumpe für einen geschlossenen Hydraulikkreislauf, bestehend aus einem Axialkolbentriebwerk mit einer Hauptwelle und einer Speisepumpe mit einer Füllpumpenwelle, wobei die Hauptwelle und die Füllpumpenwelle zur Momentenübertragung miteinander verbunden sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Axialkolbenpumpen dieser Art waren Teil des Produktionsprogramms der Anmelderin und gehören zum Stand der Technik. Sie dienen unter anderem zum Betreiben geschlossener Hydraulikkreisläufe in Fahrzeugen, wie zum Beispiel Radladern. Dabei wird die Baulänge dieser Pumpen im Vergleich zu den Abmessungen in Breite oder Höhe immer stärker zum Einsatzkriterium. Dieses liegt darin begründet, dass die Verbrennungsmotoren z.B. in kleinen bis mittelgroßen Radladern immer häufiger quer zur Fahrzeuglängsachse eingebaut werden. Dieses führt zu besserer Zugänglichkeit bei Wartungsarbeiten, und durch den Quereinbau hinter der Hinterachse wird diese Baugruppe automatisch zum Gegengewicht. Ein anderer Beweggrund zu kürzerer Baulänge ist die Verwendung von Tandempumpen oder sogar Dreifachpumpen, welche die sonst nötigen Verteilergetriebe, an die die Pumpen einzeln angebaut werden, überflüssig machen.

Bei der gattungsbildenden bekannten Axialkolbenpumpe sind die Hauptwelle des Axialkolbentriebwerks und die Füllpumpenwelle der als Gerotor- oder Innenzahnradpumpe ausgebildeten Speisepumpe gleichachsig hintereinander angeordnet. Dabei sind die Hauptwelle und die Füllpumpenwelle jeweils in zwei Radiallagern gelagert; insgesamt sind somit vier Radiallager vorhanden.

Ein Endabschnitt der Hauptwelle greift in die rohrförmig ausgebildete Füllpumpenwelle ein. Eine an dem Endabschnitt befindliche Außenverzahnung greift in eine Innenverzahnung der Füllpumpenwelle ein und überträgt damit auf diese ein Antriebsdrehmoment. Ferner ist in der rohrförmigen Füllpumpenwelle eine Kupplungshülse vorgesehen, die gleichfalls durch den Endabschnitt der Hauptwelle über die Verzahnung zu gemeinsamer Drehung angetrieben ist. Die Kupplungshülse dient dazu, den Antriebszapfen einer weiteren Axialkolbenpumpe der gleichen Art aufzunehmen, so dass eine Reihenanordnung von zwei oder mehr Pumpen mit einem einzigen gemeinsamen Antrieb möglich wird. Die rohrförmige Füllpumpenwelle und die Kupplungshülse können auch zu einem gemeinsamen Bauteil zusammengefasst werden, womit sich eine Verringerung der axialen Baulänge der bekannten Axialkolbenpumpe erreichen lässt. Es besteht aber das Bestreben, die axiale Baulänge der bekannten Axialkolbenpumpe noch weiter zu verringern.

Aus der DE 39 04 874 A1 ist eine Tandempumpe bekannt, bei der in einem einzigen Gehäuse eine Radialkolbenpumpe und eine Flügelzellenpumpe hintereinander und mit einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Auf der gemeinsamen Welle befinden sich ein Exzenternocken zur Betätigung der Kolben der Radialkolbenpumpe sowie ein endseitiger Befestigungszapfen für den Rotor der Flügelzellenpumpe. Die gemeinsame Welle ist in zwei Gleitlagern gelagert, wobei der Exzenternocken beidseitig gelagert ist, während für den Rotor der Flügelzellenpumpe eine fliegende Lagerung vorgesehen ist. Die bekannte Tandempumpe kommt auf diese Weise mit nur zwei Lagern für die gemeinsame Welle aus, doch müssen für den Rotor der Flügelzellenpumpe die Nachteile einer fliegenden Lagerung in Kauf genommen werden. Sie bestehen darin, dass diese Lagerung biegungs- und schwingungsempfindlich ist, so dass eine stärkere Dimensionierung von Einzelteilen erforderlich wird.

Die DE 24 36 321 A1 betrifft eine hydraulische Doppelpumpe, bei der ebenfalls eine Radialkolbenpumpe und eine Flügelzellenpumpe gleichachsig hintereinander angeordnet sind. Jede der beiden Teilpumpen hat ein weitgehend für sich abgeschlossenes eigenes Gehäuse. Zum Antrieb dient auch hier eine einzige gemeinsame Welle, die in zwei Radiallagern gelagert ist. Von den beiden Radiallagern, die als Rillenkugellager ausgeführt sind, ist das erste vollständig in dem Teilgehäuse der Radialkolbenpumpe untergebracht. Das zweite Radiallager befindet sich überwiegend in dem Teilgehäuse der Radialkolbenpumpe, ragt aber mit seinem Außenring zentrierend ein Stück in das Teilgehäuse der Flügelzellenpumpe hinein. Auf diese Weise ist wieder der Exzenternocken der Radialkolbenpumpe mittig gelagert, während sich der Rotor der Flügelzellenpumpe auf einem weit in deren zugehöriges Teilgehäuse hineinragenden Wellenabschnitt befindet, somit fliegend gelagert ist. Wegen der Nachteile dieser Ausführung ist in der DE 24 36 321 A1 eigens hervorgehoben, dass diese als „Heckpumpe" bezeichnete Flügelzellenpumpe druckausgeglichen sein muss. Es besteht sonst die Gefahr, dass das zwischen den beiden Teilpumpen angeordnete zweite Radiallager überlastet wird. Ersichtlich wird somit bei dieser bekannten Doppelpumpe die Ersparnis, dass nur eine einzige Welle und zwei Lager vorhanden sind, mit dem Nachteil der geringeren Belastbarkeit bei der Heckpumpe erkauft.

In der DE 19 03 297 B2 ist eine Zahnrad-Doppelpumpe beschrieben und dargestellt, bei der jedes Zahnradpaar unabhängig von dem anderen durch eine eigene Antriebswelle angetrieben ist. Im Betrieb bewegen sich die Antriebswellen somit unabhängig voneinander. Die Zahnräder der Primärpumpe sind durch eine hohl ausgebildete erste Antriebswelle angetrieben und die Zahnräder der Sekundärwelle mittels einer durchgehenden zweiten Antriebswelle, welche durch die hohl ausgebildete erste Antriebswelle hindurchgeführt ist. Die beiden Antriebswellen sind mehrfach gelagert. Zunächst ist die erste Antriebswelle außen in einem ersten Radiallager gelagert, das sich in einem Gehäuseflansch befindet. Nach innen ist die erste Antriebswelle über zwei weitere Radiallager abgestützt, die am Außenumfang der zweiten Antriebswelle ausgebildet sind. Die zweite Antriebswelle ist sodann an einem endseitigen Lagerzapfen in einem weiteren Radiallager abgestützt, das sich in einem weiteren Gehäuseflansch befindet. Diese Mehrfachlagerung zwischen teils beweglichen, teils festen Lagerstellen, die sich zudem an verschiedenen Gehäuseteilen befinden, stellt hohe Anforderungen an die Maßhaltigkeit der Teile und ein passgenaues, zentriertes Zusammenfügen der Teile. Wird ein entsprechender Aufwand nicht getrieben, so sind Klemmungen infolge statischer Überbestimmung zu befürchten.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Axialkolbenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, dass hinsichtlich der Baulänge eine wesentliche Verkürzung erreicht werden kann bei gleichzeitiger technologischer Vereinfachung, ohne dabei technisch aufwendige Mittel einsetzen zu müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 die Lagerung der Hauptwelle und der Füllpumpenwelle aus nur drei einzelnen Lagern besteht und im Verbindungsbereich der Wellen eine gemeinsame Lagerung der Hauptwelle und der Füllpumpenwelle vorgesehen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe sind somit die einander zugewandten inneren Enden der Hauptwelle und der Füllpumpenwelle, die ohnehin schon zur Drehmomentübertragung miteinander verbunden sind, in einem gemeinsamen Lager abgestützt. Auf diese Weise kann das innere Lager entweder der Hauptwelle oder der Füllpumpenwelle entfallen; es werden insgesamt nur drei Lager benötigt. Auf einfache Weise ist damit eine bauliche Vereinfachung erzielt und die axiale Baulänge erheblich verringert. Die Anordnung der beiden Wellen bleibt statisch bestimmt und kann mit einfachen Mitteln genau zentriert herbeigeführt werden.

Zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen hydrostatischen Axialkolbenpumpe ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 6.

Erfindungsgemäß wird also dem Erfordernis nach einer bezüglich der Einbauverhältnisse immer kürzeren Bauart der Axialkolbenpumpen Rechnung getragen, indem eine spezielle Anordnung für die Lagerung der Hauptpumpenwelle sowie der Füllpumpenwelle vorgesehen wird, so daß die Baulänge der Axialkolbenpumpe erheblich verkürzt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine bekannte Axialkolbenpumpe im Schnitt,
2 eine weitere bekannte Axialkolbenpumpe im Schnitt,
3 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe:
In 1 und 2 sind die heute üblichen Konzepte von Axialkolbenverstellpumpen des geschlossenen Kreises zur Realisierung von Durchtrieben dargestellt. Dabei wird eine Hauptpumpenwelle 1, die das Axialkolbentriebwerk, bestehend aus einem Blockzylinder 2, Kolben 3, Gleitschuhen 4 und einer Niederhaltung der Gleitschuhe 5, antreibt, im Pumpenfrontbereich mit einem Rillenkugellager 6 oder Zylinder-Rollenlager gelagert. Dieses Lager ist als Festlager ausgebildet, während das zweite, auf der gegenüberliegenden Seite des Blockzylinders 2 befindliche Lager 7 als Loslager ausgebildet ist. Dieses Loslager 7 ist in der Regel ein mit PTFE beschichtetes Gleitlager, auch DU-Lager genannt. Seltener kommt hier auch ein Nadellager zum Einsatz. Das Loslager der Hauptwelle befindet sich in einem Endgehäuse 8, welches die Verbindung von Hochdruckkanälen 9 vom Blockzylinder 2 zu den kundenseitigen Hochdruck anschlüssen herstellt. Darüber hinaus sind die für den geschlossenen Kreislauf erforderliche Füll- bzw Speisepumpe 10 sowie Einspeiseventile und Druckbegrenzungsventile im Endgehäuse integriert.
Die Speisepumpe 10, auch Füllpumpe genannt, ist meistens als Gerotorpumpe oder Innenzahnradpumpe ausgeführt. Sie hat die Hauptaufgaben in der Einspeisung in den Niederdruck sowie in der Versorgung der Servo-Verstellung 11. Die Speisepumpe besitzt eine eigene Füllpumpenwelle 12, welche die radiale Fixierung der Speisepumpe 10 sowie deren Mitnahme bewirkt. Die Füllpumpenwelle 12 ist dabei in zwei Gleitlagern 13 und 14 radial geführt. Die axiale Führung ist durch zwei Anschläge 15 z. B. an der Hauptwelle 1 und am Füllpumpendeckel 16 gegeben ist. Die Momentenübertragung von der Hauptwelle 1 zur Füllpumpenwelle 12 erfolgt durch eine Mitnahmeverzahnung 17.
Zur Realisierung des Anbaus einer zweiten Pumpe ist am Endgehäuse ein Verbindungsgehäuse 18, der sogenannte Adapter angeflanscht. Eine Kupplungshülse 19 verbindet die Welle der zweiten Pumpe mit der Welle der ersten Pumpe drehfest. In einer baulängenreduzierenden Variante nach 2 ist die Kupplungshülse entfallen. Hier ist die Mitnahme der zweiten Pumpe über die Füllpumpenwelle 20 realisiert. Die Gesamtanzahl der Lager für die Füllpumpenwelle und die Hauptwelle beträgt sowohl für die Axialkolbenpumpe gemäß 1 als auch für die Axialkolbenpumpe gemäß 2 vier (4).
Die zusätzliche wesentliche Längenreduzierung ist mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach 3 realisiert. Dort ist das Gleitlager der Hauptwelle 1 eleminiert. Die radiale Fixierung erfolgt durch eine Spielpassung 21 zur Füllpumpenwelle 12. Die Drehmomentenübertragung erfolgt über eine Verzahnung 22. Die radiale Lagerung der Füllpumpenwelle 12 sowie der Hauptwelle 1 geschieht durch ein gemeinsames Gleitlager 23. Im Gegensatz zu den bekannten Ausführungsformen werden somit nur drei Lager benötigt. Dieses ist nicht nur ein Kostenvorteil, da ein Lager inclusive seiner Passungsbohrung im Endgehäuse wegfällt, sondern zusätzlich eine erhebliche Längenreduzierung. Die Füllpumpe kann dadurch, daß nicht zwei Lager nebeneinander liegen, näher zum Blockzylinder 2 angeordnet werden. Zusätzlich können Pumpen mit einem SAE "B", SAE "C" oder SAE "D" – Durchtrieb-Flansch erheblich kürzer gebaut werden, da die Welle der Füllpumpe weiter in die Hauptpumpe hineinragen kann, weil die Mitnahmeverzahnung 22 zwischen Hauptwelle und Füllpumpenwelle näher in Richtung Blockzylinder vorgesehen ist.

Claims

Axialkolbenpumpe für einen geschlossenen Hydraulikkreislauf, bestehend aus einem Axialkolbentriebwerk mit einer Hauptwelle (1) und einer Speisepumpe mit einer Füllpumpenwelle (12), wobei die Hauptwelle (1) und die Füllpumpenwelle (12) zur Momentenübertragung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Hauptwelle (1) und der Füllpumpenwelle (12) aus nur drei einzelnen Lagern (6, 23, 14) besteht und im Verbindungsbereich der Wellen (1, 12) eine gemeinsame Lagerung (23) der Hauptwelle (1) und der Füllpumpenwelle (12) vorgesehen ist.
Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptwelle (1) in der Füllpumpenwelle (12) gelagert ist.
Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllpumpenwelle (12) in der Hauptwelle (1) gelagert ist.
Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Lagerung der Füllpumpenwelle (12) und der Hauptwelle (1) durch ein Gleitlager (23) oder ein Nadellager erfolgt.
Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hauptwelle (1) und der Füllpumpenwelle (12) eine Spielpassung (21) vorgesehen ist.
Axialkolbenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Momentenübertragung zwischen der Hauptwelle (1) und der Füllpumpenwelle (12) durch eine Mitnahmeverzahnung (17, 22) erfolgt.