DE3232083A1

DE3232083A1 - Radialkolbenpumpe

Info

Publication number: DE3232083A1
Application number: DE19823232083
Authority: DE
Inventors: Ludwig 6000 Frankfurt Budecker; Georg 6230 Frankfurt Obersteiner
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1982-08-28
Filing date: 1982-08-28
Publication date: 1984-03-01
Also published as: GB8315283D0; GB2126284A; IT8322210A0; FR2532366A1; GB2126284B; DE3232083C2; FR2532366B1; IT1163843B; IT8322210A1

Description

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ALFRED TEVES GMBH 22. Juli 1Ö82

Frankfurt am Main ZL/Je/ro

P 5219

L. Budecker G. Obersteiner

Radialkolbenpumpe

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe zur Förderung fließfähiger Medien, insbesondere Hydraulikflüssigkeiten/ bei der mindestens ein Kolbenelement an einer exzentrisch zur Achse einer Antriebswelle angeordneten Kurvenbahn gelagert und in einer Zylinderbohrung in Hubbewegungen versetzbar ist und bei der im Pumpeneinlaß und im Pumpenaus laß Rückschlagventile angeordnet sind, die in Richtung des Förderstromes aufschaltbar sind.

Eine Radialkolbenpumpe mit den vorstehenden Merkmalen ist beispielsweise aus der DE-AS 16 53 632 bekannt. Das bekannte Aggregat weist eine Antriebswelle auf, die mit einer radialen ümfangsnut mit einem rechteckförmigen Querschnitt versehen ist, wobei der Mittelpunkt der ümfangsnut mit der Achse der Antriebswelle einen Abstand bildet. Der Grund der radialen Nut der Antriebswelle nimmt eine Gleithülse auf, auf der sich in Zylinderbohrungen hin- und herbewegbare Zylinderkolben abstützen. Wenn die Kolben eine Hubbewegung ausführen, so wird bei einem gewissen Hub eine Steuerkante überfahren, so daß nunmehr die der Antriebswelle abgewandte Stirnfläche des Zylinderkolbens einen in sich abgeschlossenen Raum in der Zylinderbohrung begrenzt, der nunmehr von der Saugseite der

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Pumpe getrennt ist. Bei weiterem Hub des Zylinderkolbens wird das sich in diesem geschlossenen Raum befindliche Flüssigkeitsvolumen unter Druckerhöhung zum Pumpenauslaß gefördert.

Bei dieser bekannten Radialkolbenpumpe ist es als nachteilig anzusehen, daß die Pumpe schlitzgesteuert ist, wodurch sich ein relativ schlechter volumetrischer Wirkungsgrad ergibt. Ferner treten zwischen den Kolben und der Gleithülse und dem Grund der Antriebswelle relativ hohe Reibkräfte auf, so daß sich auch ein relativ schlechter mechanischer Wirkunsgrad einstellt, wodurch die erforderlichen Antriebskräfte an der Antriebswelle relativ groß werden.

Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, eine baulich einfache Radialkolbenpumpe der eingangs genannten Gattung mit einem hohen mechanischen und volumetrischen Wirkungsgrad zu schaffen.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Antriebswelle mit einer in sich geschlossenen Umfangsnut mit einem kreisförmigen Querschnitt versehen ist, daß das Zentrum der Umfangsnut einen Abstand zur Achse der Antriebswelle aufweist und daß als Kolbenelement eine Kugel eingesetzt ist, deren Radius höchstens gleich dem Radius des Nutquerschnitts ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist es insbesondere als vorteilhaft anzusehen, daß die Kugel in der umfangsnut abläuft, so daß die entsprechenden Reibkräfte bzw. das erforderliche Antriebsdrehmoment an der Antriebswelle klein ist. Als Kugel läßt sich beispielsweise eine genormte Kugellagerkugel einsetzen. Die Pumpe ist ferner ausschließlich ventil-

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gesteuert, so daß sich der volumetrische Wirkungsgrad gegenüber dem bekannten Aggregat verbessert. Vorzugsweise ist der Radius der Kugel höchstens gleich dem Radius des Nutquerschnittes. Wenn die Radien miteinander übereinstimmen, kommt die Kugel linienförmig mit der Nutkontur in Berührung, so daß die

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Kugel mit sehr großer Wahrscheinlichkeit in der Nut abrollt und einen relativ geringen Schlupf aufweist, so daß nicht etwa Flachstellen an der Kugel bei einem Gleiten zwischen der Kugel und der Nut auftreten. Wenn der Radius der Kugel geringer als der Radius des Nutquerschnitts ist, stellt sich im wesentlichen eine Punktberührung zwischen der Kugel und der Antriebswelle ein, die sich durch extrem hohe Reibkräfte auszeichnet und dafür sorgt, daß die Kugel sicher abrollt.

Die Kugel ist. durch eine Druckfeder in der ümfangsnut gehalten. Dies ist insbesondere beim Saughub notwendig, um die Kugel in Berührung an der Antriebswelle zu halten. Die Kugel wirkt durch die Bemessung in der Zylinderbohrung quasi wie ein Zylinderkolben. Der volumetrische Wirkungsgrad läßt sich jedoch in vorteilhafter Weise dadurch weiter verbessern, daß .in der Zylinderbohrung zwischen der Kugel und der Druckfeder ein im wesentlichen zylindn' scher Kolben angeordnet ist. Die Dichtwirkung gegenüber der Wandung der Zylinderbohrung wird dadurch entscheidend verbessert, da der Zylinderkolben mit seiner gesamten. Mantelfläche die Wandung der Zylinder— bohrung berührt. Vorzugsweise sind die Stirnflächen des zylindrischen Kolbens hydraulisch miteinander verbunden. Als Material für den Kolben läßt sich vorteilhafterweise ein elastomerischer Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften einsetzen. Die Dichtwirkung des Kolbens ist durch eine elastische Umfangsdichtlippe an der der Kugel abgewandten Kolbenfläche weiter zu verbessern.

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Der Anmeldungsgegenstand läßt sich in vorteilhafter Weise dadurch weiterbilden, daß die Antriebswelle an sich axial verschiebbar ist und daß die Axiallage der Antriebswelle durch den Formschluß zwischen der Kugel und der Umfangsnut herbeigeführt ist. In diesem Fall ist eine enge Toleranzvorgabe hinsichtlich der Antriebswelle nicht notwendig, da sich die Antriebswelle im Betrieb der Pumpe selbst zentriert. In diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, wenn die Antriebswelle zweiteilig ausgeführt ist, wobei ein erstes Teil die umfangsnut trägt und drehfest in ein zweites Wellenteil eingreift, an dem das Antriebsdrehmoment unmittelbar wirksam wird. Bei einer derartigen Ausgestaltung können bei der Verbindung zwischen dem Pumpengehäuse und dem Antriebsaggregat größere Toleranzen zugelassen werden. Auch werden temperaturbedingte Ausdehnungen der Wellenteile nicht wirksam. Dies wird ferner in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß das erste Wellenteil gegenüber dem zweiten Wellenteil unter Aufrechterhaltung des drehfesten Eingriffs axial beweglich ist.

Vorteilhaft ist es ferner, daß das die Zylinderbohrung aufnehmende Pumpengehäuse über Dichtringe in einem Hohlzylinderkörper gelagert ist. Auf diese Weise ist die Geräuschbildung der Pumpe drastisch gesenkt. Ferner stellt sich erfahrungsgemäß

durch die verminderte Vibration eine längere Lebensdauer ein. 25

Der Druckraum der Pumpe ist durch einen weiteren Dichtring abgedichtet, wodurch einerseits eine konstruktiv einfache Ausgestaltung entsteht und was andererseits dazu führt, daß 3p pruckpulsationen im Druckraum gedämpft werden. Druckspitzen im Druckraum werden um so stärker gemindert, je größer die Elastizität des Dichtrings is*L. Besonders gute Ergebnisse sind daher erzielbar, wenn der Dichtring hohl ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Schnittbildes näher erläutert.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Sauganschluß bezeichnet, über den Druckmittel aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter angesaugt wird. Das angesaugte Druckmittel gelangt über einen Saugkanal 2 in einen Ringraum 3, der durch das Pumpengehäuse 4 und einen das Pumpengehäuse 4 aufnehmenden Hauptzylinderkörper 5 in Verbindung mit Dichtringen 6,7 gebildet wird. Das Pumpengehäuse 4 ist ferner mit einem Druckanschluß versehen, an dem unter Druck gesetztes Hydraulikmedium im Betrieb der Pumpe zur Verfügung steht.

Das Pumpengehäuse verfügt ferner über eine axiale Sackbohrung 9, in der ein erstes Teil 1o einer Antriebswelle drehbar gelagert ist. An dem dem Böden der Sackbohrung 9 abgewandten

Ende des ersten Wellenteils 1o ist ein Zapfen 11 angeformt, der in eine Ausnehmung 12 eines zweiten Wellenteils 13 eingreift und somit eine drehfeste Verbindung zwischen den Wellenteilen 1o,13 herstellt. Das Wellenteil 13 ist beispielsweise die Achse eines Elektromotors 14.

Das Wellenteil 1o verfügt über eine Umfangsnut 15 mit einem kreisförmigen Querschnitt, wobei der Mittelpunkt der Umfangsnut 15 gegenüber der Achse des ersten Wellenteils 1o versetzt ist. Auf diese Weise wird eine exzentrische Kurvenbahn mit einem kreisförmigen Querschnitt gebildet, in der eine Kugel liegt.

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In der Darstellung liegt oberhalb der Kugel 16 ein im wesentlichen zylindrischer Kolben 17, der mittels einer Druckfeder 18 in Anlage an der Kugel 16 gehalten wird. Oberhalb des zylindrischen Kolbens 17 befindet sich ein Rückschlagventil 19, 2o, das für das Ansaugen des Druckmittels verantwortlich ist. Von einem Raum 21 in der Zylinderbohrung 22 führt ein Kanal 23 über ein weiteres Rückschlagventil 24,25 zu einem Druckraum 26, der durch einen elastischen Dichtring 28 abgedichtet ist.
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Im Betrieb der Radialkolbenpumpe führt die Kugel 16 mit dem Kolben 17 in der Zylinderbohrung 22 Axialbewegungen aus. In der Bewegungsphase zwischen dem oberen und dem unteren Totpunkt ist das Rückschlagventil 19,2o geöffnet, so daß Druckmittel vom Sauganschluß 1 über den Ringraum 3 in den sich während dieser Phase vergrößernden Raum 21 strömen kann. Nach überwinden des unteren Totpunktes schließt das Rückschlagventil 19,2o infolge der Kraftwirkung der Druckfeder 18, wobei die Schließkraft durch den sich nun im Raum 21 aufbauenden Druck unterstützt wird. Das Druckmittel in dem sich nun verkleinernden Raum 21 gelangt über den Kanal 23 zum Rückschlagventil 24,25, das nunmehr öffnet und eine Verbindung zwischen dem Kanal und dem Druckraüm 26 der Pumpe herstellt. Ober einen weiteren Kanal 27 gelangt das Fördermedium zum Druckanschluß 8 der Pumpe.

Leerseite

Claims

ALFRED TEVES GMBH 22. Juli 19 82

Frankfurt am Main ZL/Je/ro

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Patentansprüche

Radialkolbenpumpe zur Förderung fließfähiger Medien, insbesondere Hydraulikflüssigkeiten, bei der mindestens ein Kolbenelement an einer exzentrisch zur Achse einer Antriebswelle angeordneten Kurvenbahn gelagert und in einer Zylinderbohrung in Hubbewegungen versetzbar ist und bei der im Pumpeneinlaß und im Pumpenauslaß Rückschlagventile angeordnet sind, die in Richtung des Förderstromes aufschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebswelle(1o,13)mit einer in sich geschlossenen Umfangsnut(15)mit einem kreisförmigen Querschnitt versehen ist, daß das Zentrum der Umfangsnut(15)einen Abstand zur Achse der Antriebswelle do)aufweist und daß als Kolbenelement eine Kugel(16) eingesetzt ist, deren Radius höchstens gleich dem Radius des Nutquerschnitts ist.
2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kugel(16)durch eine Druckfeder(18)in der Umfangsnut(15)gehalten ist.
3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet , daß in der Zylinderbohrung

(22) zwischen der Kugel (16) und der Druckfeder (18) ein im wesentlichen zylindrischer Kolben (17) angeordnet ist. 5
4. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Stirnflächen des Kolbens (1'/> hydraulisch miteinander verbunden sind.
5. Radialkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Antriebswelle (1o, 1 3) an sich axial verschiebbar ist und daß die Axiallage der Antriebswelle (lo)durch den Formschluß zwischen der Kugel (16) und der Umfangsnut (ο herbeigeführt ist.
6. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebswelle( 1o,13) zweiteilig ausgeführt ist, wobei ein erstes Teil(To)die Umfangsnut(15) trägt und drehfest in ein zweites Wellenteil (1 3) eingreift, an dem das Antriebsdrehmoment unmittelbar wirksam wird.
7. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch g e k en η zeichnet, daß das erste Wellenteil(1o)gegenüber dem zweiten Wellenteil(13) unter Aufrechterhaltung des drehfesten Eingriffes axial beweglich ist.
8. Radialkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Zylinderbohrung(22)aufnehmende Pumpengehäuse(4)über Dichtringe(6,7)in einem Hohlzylinderkörper (5) gelagert ist.

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9. Radialkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (26) durch einen elastischen Dichtring (28) abgeschlossen ist. 5

1o. Radialkolbenpumpe nach Anbruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (28) ein hohler O-Ring ist.