DE4317645C2 - Regelbare Zahnradpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft regelbare Zahnradpumpen gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 10 mit mindestens zwei nebeneinander angeordneten Zahnradpaaren in einem Gehäuse, von denen mindestens ein Zahnradpaar abschaltbar ist.

Vorbekannt sind die vorstehend gattungsgemäß bestimmten Zahnradpumpen durch die US 1 796 814 und die Schrift DE 43 17 645 A1. Sie sind mit mehreren nebeneinander angeordneten Zahnradpaaren in einem Gehäuse ausgestattet, von denen eines oder mehrere der Zahnradpaare zur Fördermengenregelung jeweils ein alternativ von der Antriebswelle antreibendes Zahnrad aufweisen, welches im abgekoppelten Zustand direkt oder indirekt gegen das Gehäuse festgelegt ist. Dieses alternativ angetriebene oder abkoppelbare Zahnrad ist gemäß der US 1 796 814 sowohl im an die Antriebswelle angekoppeltem Zustand als auch im von der Antriebswelle abgekoppelten Zustand, dann aber gegen das Gehäuse mittels einer Klinkensperre, formschlüssig gekoppelt.

Diese Ausführung ist nicht geeignet ein An- und Abkoppeln von der Antriebswelle sowie ein Festlegen am Gehäuse für ein Zahnradpaar im Betriebszustand mechanisch störungsfrei zu gewährleisten.

Bei der Ausführung gemäß der Schrift DE 41 34 219 A1 ist die formschlüssige Kopplungseinrichtung ein Kolben, der schiebbar, aber drehfest in der Antriebswelle gelagert ist. Der Kolben weist einen radial gerichteten Mitnehmer auf, der zum Koppeln des zu treibenden Zahnrades axial in eine Längsnut dieses Zahnrades einschiebbar ist. Eine axial wirksame Feder zwischen Antriebswelle und Kolben verschiebt den Kolben ständig in Richtung des Eingriffs des radialen Mitnehmers in das zu treibende Zahnrad. Durch axiales Beaufschlagen des Kolbens mit dem Förderdruck an der Druckseite der Pumpe gegen die Kraft vorgenannter Feder wird der Kolben nach Erreichen einer bestimmten Höhe des Förderdrucks mit seinem Mitnehmer verschoben. Der Mitnehmer gelangt aus dem Eingriff mit der Längsnut des Zahnrades, welches dann nicht mehr angetrieben wird.

Zum Feststellen des nicht getriebenen Zahnradpaares dient eine Freilaufeinrichtung mit Klemmkörper zwischen der im Pumpengehäuse drehfest angeordneten Achse des nur mittelbar getriebenen Zahnrades. Ein Drehen des abgekoppelten Zahnradpaares durch den ausgangsseitig anliegenden Förderdruck des ständig fördernden Zahnradpaares wird auf diese Weise verhindert.

Beide Ausführungen weisen den Nachteil des formschlüssigen Ankopppelns beim Betrieb unter Last auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Zahnradpumpen der eingangs bestimmten Gattung eine Anordnung zu schaffen, die das Ankoppeln an die Antriebswelle des abschaltbaren Zahnradpaares unter allen Betriebszuständen sicher bewirkt und dabei vorzugsweise hydraulisch betätigbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 beschriebenen Merkmale gelöst. Durch die Kopplung des alternativ antreibbaren oder festlegbaren Zahnrades eines Zahnradpaares jeweils mittels Reibschluß an der Antriebswelle ist ein Übergang zwischen an- und abgekoppeltem Zustand bei allen Betriebsbedingungen einwandfrei möglich.

Vorteilhaft wird der Reibschluß zur Antriebswelle durch Federkraft bewirkt, während zum Festlegen am Gehäuse der Reibschluß hydraulisch gehalten oder ein Formschluß hydraulisch hergestellt und gehalten wird.

Bei einer Ausführung gemäß Anspruch 10 wird für das abgekoppelte Zahnradpaar eine hydraulische Entlastung von der Druckseite des fördernden Zahnradpaares bewirkt, wodurch sich ein Festlegen am Gehäuse für das abgekoppelte Zahnradpaar erübrigt.

Die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale werden in der Beschreibung im Zusammenhang mit ihren Vorteilen und ihrer Wirkung erläutert.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben.

Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Zahnradpumpe;

Fig. 2 ein Schema der hydraulischen Steuerung für die erfindungsgemäße Zahnradpumpe mit direkt verbundenen Druckkanälen beider Zahnradpaare;

Fig. 3 ein Schema für eine hydraulische Steuerung einer erfindungsgemäßen Zahnradpumpe, wobei das an- und abkuppelbare Zahnradpaar einen vom gemeinsamen Druckkanal abschaltbaren und damit mittelbar verbundenen Druckkanal aufweist;

Fig. 4 ein Schema für eine hydraulische Steuerung einer erfindungsgemäßen Zahnradpumpe, wobei das an- und abkuppelbare Zahnradpaar einen vom gemeinsamen Druckkanal abschaltbaren und auch entlastbaren, mittelbar verbundenen Druckkanal aufweist.

Die in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Zahnradpumpe weist in einem Gehäuse 1 mit der vom Motor M angetriebenen Antriebswelle 2 zwei Zahnradpaare 3; 3A und 4; 4A auf. Die beiden nicht direkt angetriebenen Zahnräder 3A; 4A sind auf einer im Gehäuse 1 festen Achse 5 drehbar gelagert.

Das Zahnrad 3 ist mit der Antriebswelle 2 ständig verbun­ den. Das Zahnradpaar 3; 3A fördert bei umlaufender An­ triebswelle 2 somit ständig.

Das Zahnrad 4 läuft frei auf der Antriebswelle 2, es ist jedoch alternativ von der Antriebswelle 2 mittels Reib­ schluß von Reibkörpern 6; 7 mittelbar antreibbar oder am Gehäuse 1 festlegbar.

Das Zahnrad 4 weist einen Lageransatz auf und dieser ist mit einem Koppelring 8 versehen. Dieser Koppelring 8, ein Übertragungsring 9 und Kolbenreibringe 10; 11 sind über entsprechende Schiebeprofile axial zueinander schiebbar, jedoch drehfest gekoppelt.

Der Übertragungsring 9 sitzt auf der Antriebswelle 2 lose gelagert zwischen den auf der Antriebswelle 2 festen Reibkörpern 6; 7.

Die Kolbenreibringe 10; 11 sind in einer Kammer 15 im Gehäuse 1 dichtend dreh- und schiebbar geführt und gegen die ihnen beidseits zugeordneten, auf der Antriebswelle 2 festen Reibkörper 6; 7 mittels einer Spreizfeder 12 an­ legbar.

Die Kolbenreibringe 10; 11 können somit entweder mittels der Kraft der Spreizfeder 12 mit den auf der Antriebs­ welle 2 fest angeordneten Reibkörpern 6; 7 oder der Spreizfeder 12 entgegengerichteter Beaufschlagung der Kammerhälften 15A und 15B mit einem im Gehäuse 1 drehfest angeordneten Reibring 13 in Reibschluß oder mit Rast­ stiften 14 in Formschluß gebracht werden.

Die genannten Raststifte 14 durchreichen die zylindrische Kammer 15 sehnenartig, wobei Rastzähne an den Axialflächen der Kolbenreibringe 10; 11 im angelegten Zustand einen Formschluß bewirken (nicht dargesellt). Zur Verstärkung des Reibschlusses für den Antrieb des Zahnradpaares 4; 4A von der Antriebswelle 2 können die Reibkörper 6; 7 und die Kolbenreibringe 10; 11 mit komple­ mentären Konen bzw. Innenkonen versehen sein.

Das zugehörige Steuerungsschema zeigt Fig. 2, darin sind die Zahnradpaare 3; 3A; 4; 4A als selbständige Pumpenein­ heiten schematisch dargestellt. Diese Zahnradpaare 3; 3A und 4; 4A fördern beide direkt in den gemeinsamen Druck­ kanal 19.

Die Kopplungeinrichtung 20 besteht, in bereits beschrie­ bener Art, aus den Teilen gemäß den Bezugszeichen 6 bis 12. Die zugehörigen Kammerhälften 15A und 15B im Gehäu­ se 1 sind über die Kanäle A und B - siehe Fig. 1 - von einem vom Druck im Druckkanal 19 gesteuerten Ventil 21 - einem 2/3 Wegeventil - vom Druckkanal 19 her beaufschlag­ bar und zum Rücklauf hin entlastbar. Das Zahnradpaar 4; 4A bleibt auch im abgekoppelten und festgestellten Zustand vom Druck des Druckkanals 19 beaufschlagt.

Vorteilhaft kann zwischen den Zahnradpaaren 3; 3A; 4; 4A jeweils eine dichtende, vorzugsweise axial schiebbare Trennwand (16) angeordnet sein. Sie verhindert eine hydraulische Beeinflussung des stehen Zahnradpaares 4; 4A durch Randwirbel des ständig umlaufenden Zahnradpaares 3; 3A.

Bei einer solchen vorbeschriebenen Ausführung ist zum Herabsetzen des Haltemomentes und zum Vermeiden von Leck­ verlusten bei am Gehäuse 1 festgelegtem Zahnradpaar 4; 4A der getrennte Druckkanal 19A dieses Zahnradpaares unter Zwischenschaltung eines vom Druck im Druckkanal 19 ge­ steuerten Abschaltventils 17 am gemeinsamen Druckkanal 19 der Zahnradpaare 3; 3A; 4; 4A angeschlossen, siehe Fig. 3. Dieses Abschaltventil 17 bildet vorteilhaft mit dem Ventil 21 eine zusammengefaßte, gemeinsam druckgesteuerte Ventileinheit.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung gemäß An­ spruch 10 mit durch eine schiebbare Trennwand 16 räumlich getrennten Zahnradpaaren 3; 3A; 4; 4A - wie auch in Fig. 1 dargestellt - wird für die Druckseite des Zahnradpaares 4; 4A; im abgekoppelten Zustand vermittels eines vom Druck im Druckkanal 19 gesteuerten 2/3 Wegeventils 18 zusätz­ lich eine hydraulische Entlastung erreicht. Ein Festlegen am Gehäuse 1 erübrigt sich somit. Das entsprechende Steuerschema hierzu ist in Fig. 4 gezeigt, die Darstel­ lungsart entspricht jener der Fig. 3. Das 2/3 Wegeventil 18 und das Ventil 21 sind zu einer gemeinsam druckgesteu­ erten Einheit zusammengefaßt. Die vorbeschriebene Bau­ weise ergibt zusätzlich auch durch das Beaufschlagen der schiebbaren Trennwand 16 von der Kammer des Zahnradpaares 3; 3A her, welches ständig fördert, ein zusätzliches Bremsmoment für das abgekoppelte Zahnradpaar 4; 4A. Das Bremsmoment wird durch das Einspannen des Zahnradpaares 4; 4A zwischen der Trennwand 16 und dem Gehäuse 1 erzeugt.

Ein Druckbegrenzungsventil 23 ist in allen Ausführungen der hydraulischen Steuerungen zwischen dem Druckkanal 19 und dem gemeinsamen Saugkanal der Zahnradpaare angeord­ net.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Antriebswelle
3 Treibendes Zahnrad
3A getriebenes Zahnrad
4 Alternativ treibendes oder zum Gehäuse festes Zahnrad
4A getriebenes Zahnrad
5 Achse für Zahnräder 3A; 4A;
6 Reibkörper, auf Antriebswelle 2 fest;
7 Reibkörper, auf Antriebswelle 2 fest;
8 Koppelring
9 Übertragungsring
10 Kolbenreibring
11 Kolbenreibring
12 Spreizfeder
13 Reibring, drehfest im Gehäuse 1 geführt;
14 Reibstifte
15 Kammer
15A/15B Kammerhälften
16 Trennwand
17 Abschaltventil
18 2/3 Wegeventil
19 Druckkanal
19A Druckkanal von Zahnradpaar 4/4A
20 Kopplungseinrichtung
21 Ventil -2/3 Wegeventil-
23 Druckbegrenzungsventil
M Motor

Claims (13)

1. Regelbare Zahnradpumpe mit mindestens zwei nebeneinan­ der angeordneten Zahnradpaaren in einem Gehäuse mit folgendem Aufbau:

• - den parallelachsig angeordneten Zahnradpaaren ist vorzugsweise gemeinsam ein Saugkanal zugeordnet, wobei die zugehörigen Druckkanäle jedoch direkt oder mittelbar verbunden sind;
• - eines der Zahnradpaare weist ein mit einer Antriebs­ welle drehfest gekoppeltes treibendes Zahnrad auf, wäh­ rend das oder die weiteren Zahnradpaare ein alternativ von der Antriebswelle angetriebenes oder abkoppelbares Zahnrad aufweisen;
• - das jeweils alternativ angetriebene oder abkoppelbare Zahnrad ist im abgekoppelten Zustand festlegbar;

dadurch gekennzeichnet, daß Kolbenreibringe (10; 11) mit dem alternativ angetrie­ benen oder abkoppelbaren Zahnrad (4) drehfest, jedoch axial gegenläufig bewegbar verbunden und alternativ mit auf der Antriebswelle (2) drehfesten Reibkörpern (6; 7) oder mit zum Gehäuse (1) drehfesten Reibflächen oder Rasten in Eingriff bringbar sind.

2. Regelbare Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die axial bewegbaren Kolbenreibringe (10; 11) mittels Federkraft mit den auf der Antriebswelle (2) dreh­ festen Reibkörpern (6; 7) in Reibschluß gehalten sind.

3. Regelbare Zahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf den Reibkörpern (6; 7) Konen, gegen komplementäre Innenkonen in den axial bewegbaren Kolbenreibringen (10; 11) gerichtet, angeordnet sind.

4. Regelbare Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die axial bewegbaren Kolbenreibringe (10; 11) in einer Kammer (15) im Gehäuse (1) radial dichtend, einen Druckzylinder bildend, geführt sind , wobei sie mittels entgegengesetztem Beaufschlagen mit zum Gehäuse (1) drehfesten Reibflächen in Reibschluß oder Rastprofilen in Eingriff bringbar sind.

5. Regelbare Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zum Gehäuse (1) drehfesten Reibflächen von einem zwischen den zueinander gerichteten Axialflächen der Kolbenreibringe (10; 11) angeordneten, im Gehäuse (1) festem Reibring (13) gebildet sind.

6. Regelbare Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die im Gehäuse (1) drehfesten Rastprofile vermittels sehnenartig angeordneter Raststifte (14) gebildet sind, die mit Rastzähnen an den Axialflächen der Kolbenreib­ ringe (10; 11) in Eingriff bringbar sind.

7. Regelbare Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den Zahnradpaaren (3; 3A; 4; 4A) jeweils eine dichtende Trennwand (16) angeordnet ist.

8. Regelbare Zahnradpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kammerhälften (15A; 15) mittels eines vom Nenndruck gesteuerten Ventils (21) bei Überschreiten des Nenndruckes beaufschlagt oder dessen Unterschreiten ent­ lastbar sind.

9. Regelbare Zahnradpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkanal (19A) des am Gehäuse (1) festlegbaren Zahnradpaares (4; 4A) mittelbar unter Zwischenschaltung eines bei Nenndruck wirkenden Abschaltventiles (17) oder 2/3 Wegeventils am gemeinsamen Druckkanal (19) der Zahnradpaare (3; 3A; 4; 4A) angeschlossen bzw. auch entlastbar ist.

10. Regelbare Zahnradpumpe mit mindestens zwei nebenein­ ander angeordneten Zahnradpaaren in einem Gehäuse mit folgendem Aufbau:

• - den parallelachsig in getrennten Kammern angeordneten Zahnradpaaren ist gemeinsam ein Saug- und je ein Druck­ kanal zugeordnet;
• - eines der Zahnradpaare weist ein mit einer Antriebs­ welle drehfest gekoppeltes treibendes Zahnrad auf, wäh­ rend das oder die weiteren Zahnradpaare ein alternativ von der Antriebswelle angetriebenes oder abkoppelbares Zahnrad aufweisen;

gekennzeichnet durch folgende Merkmale

• - das von der Antriebswelle (2) alternativ angetriebene oder abkoppelbare Zahnrad (4) ist mittels Reibschluß an die Antriebswelle (2) ankoppelbar;
• - zwischen den Zahnradpaaren (3; 3A; 4; 4A) ist jeweils eine dichtende, jedoch axial schiebbare Trennwand (16) angeordnet;
• - der Druckkanal (19A) des abkoppelbaren Zahnradpaares (4; 4A) ist unter Zwischenschaltung eines 2/3 Wegeventils (18), am gemeinsamen Druckkanal der Zahnradpaare (3; 3A; 4; 4A) anschließbar oder entlastbar.

11. Regelbare Zahnradpumpe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß vom Nenndruck gesteuerte Ventil (21) mit dem Abschaltventil (17) oder dem 2/3 Wegeventil (18) eine mechanisch gekoppelte Einheit bildet.