Hydrostatische Pumpe

Abstract

 Offenbart ist eine hydrostatische Pumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe, bei der der Verdrängerraum stirnseitig durch einen Gehäusedeckel und eine Seitenscheibe begrenzt ist. Letztere wird über ein Federelement in ihre Anlageposition vorgespannt und bildet den stirnseitigen Abschnitt des Pumpengehäuses für die Flügelzellenpumpe.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Pumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.

[0002] Derartige hydrostatische Pumpen können beispielsweise als Zellenradpumpe ausgeführt werden, wie sie in der DE 32 12 363 A1 beschrieben ist. Die bekannte Konstruktion hat ein Pumpengehäuse, in dem eine Antriebswelle drehbar gelagert ist. An dem in das Pumpengehäuse hineintauchenden Endabschnitt der Antriebswelle ist ein Rotor befestigt, der in Radialrichtung verschiebbare Flügel trägt. Die aus dem Rotor in Radialrichtung hervorstehenden Flügel liegen an der Innenumfangswandung eines Hubrings an, der exzentrisch im Pumpengehäuse gelagert ist. Jeweils zwei benachbarte Flügel begrenzen eine Zelle, deren Volumen sich in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition der Antriebswelle ändert. Stirnseitig sind die Zellen einerseits von einem Pumpendeckel und andererseits von einer Seitenscheibe begrenzt. Die bei der bekannten Lösung verwendete Seitenscheibe wird über eine Feder in ihre Anlageposition vorgespannt, die an einem Gehäusedeckel abgestützt ist, über den das Pumpengehäuse stirnseitigt abgedichtet ist. Der Federraum für die die Seitenscheibe vorspannende Feder ist mit Druckmittel gefüllt, so daß bei Druckaufbau in den Zellen der Flügelzellenpumpe die Seitenscheibe im wesentlichen durch den Fluiddruck in ihre Dichtposition vorgespannt ist. D.h., die Feder wird lediglich dazu benötigt, um die dichtende Anlage der Seitenscheibe beim Anfahren der Pumpe zu gewährleisten.

[0003] Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, daß ein erheblicher Aufwand erforderlich ist, um das Druckmittel in den Federraum einzuleiten und dort auf ein vorbestimmtes Niveau zu begrenzen. Das erhebliche Volumen des Federraums ist auch beim Anfahren der Pumpe nachteiligt, da der Ausgangsdruck erst dann vollständig aufbaubar ist, wenn der Druck im Federraum das vorbestimmte Niveau erreicht hat und somit die Seitenscheibe die zellenstirnseitig dichtend abschließt.

[0004] Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe zu schaffen, die sich durch einen minimalen vorrichtungstechnischen Aufwand auszeichnet und bei der die Leckage bereits beim Anfahren der Pumpe minimal ist.

[0005] Diese Aufgabe wird durch eine hydrostatische Pumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0006] Durch die Maßnahme, das Pumpengehäuse stirnseitig durch die Seitenscheibe abzudichten und über ein Federelement in Richtung auf den Verdrängerraum vorzuspannen kann die Pumpe wesentlich einfacher als bei der bekannten Lösung aufgebaut werden, bei der zusätzlich zur Seitenscheibe noch ein Gehäusedeckel erforderlich war. Erfindungsgemäß erfolgte somit das Vorspannen der Seitenscheibe in ihre Dichtlage nur über das Federelement, so daß keine Kanäle, Druckbegrenzungsventileinrichtungen etc. im Pumpengehäuse ausgebildet werden müssen, um den Federraum - wie beim Stand der Technik - mit Druckmittel zu füllen. Aufgrund des fehlenden Gehäusedeckels kann die Pumpe in Axialrichtung wesentlich kürzer als beim vorbeschriebenen Stand der Technik ausgeführt werden.

[0007] Die erfindungsgemäße Konstruktion läßt sich besonders vorteilhaft bei Flügelzellenpumpen einsetzen, bei denen die jeweils zwischen zwei Flügeln ausgebildeten Zellen stirnseitig durch das Pumpengehäuse und die Seitenscheibe begrenzt sind, wobei letzterer über das Federelement gegen den Hubring vorgespannt ist.

[0008] Ein Kippen der Seitenscheibe läßt sich verhindern, in dem das Federelement im Radialabstand zur Antriebswelle, d.h. am Randbereich der Seitenscheibe angreift.

[0009] Eine besonders kurzbauende Pumpe erhält man, wenn das Federelement als am Pumpengehäuse abgestützte Tellerfeder ausgeführt ist, die die Antriebswelle im Radialabstand umgreift.

[0010] Die Baulänge läßt sich weiter verringern, wenn die Tellerfeder in eine Ringausnehmung der Seitenscheibe eintaucht. Die Tiefe dieser Ringausnehmung ist an die Axiallänge der Tellerfeder angepaßt.

[0011] Im Bereich der Ringausnehmung kann ein Ringkanal münden, über den Druckmittel in einen Spülkanal des Pumpengehäuses einspeisbar ist. Diese Druckmittelströmung kann dann zur Kühlung/Schmierung verwendet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird es bevorzugt, wenn die Tellerfeder mit Durchbrüchen versehen ist, durch die die Spülströmung hindurchtreten kann.

[0012] Die vorbeschriebene Konstruktion mit minimaler Axialbaulänge läßt sich besonders vorteilhaft bei Pumpen einsetzen, bei denen der Flügelzellenpumpe eine Hochdruckpumpe zugeordnet ist, deren Sauganschluß mit dem Druckanschluß der Flügelzellenpumpe verbunden ist. Die Hochdruckpumpe wird vorzugsweise als Radialkolbenpumpe ausgeführt, deren Verdränger (Kolben) durch einen Exzenter der Antriebswelle betätigt werden. Die stirnseitige Abdichtung des Exzenterraums erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise durch die Seitenscheibe. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel mündet der vorbeschriebene Spülkanal in dem Exzenterraum, so daß eine Kühlung-/Schmierung der Hochdruckpumpe erfolgen kann.

[0013] Zur Optimierung der Druckmittelzufuhr und -abfuhr sind in der dem Hubring zugewandten Stirnfläche der Seitenscheibe Taschen ausgebildet, die einen Teil der Saug- und Drucknieren ausbilden.

[0014] Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

[0015] Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine geschnittene Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe und

Figur 2 eine geschnittene Seitenansicht der Flügelzellenpumpe aus Figur 1.

[0016] Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die hydrostatische Pumpe als Flügelzellenpumpe 1 ausgeführt. Pinzipiell läßt sich der erfindungsgemäße Aufbau jedoch auch bei anderen hydrostatischen Pumpen, beispielsweise bei einer Zahnradpumpe etc. verwenden, bei denen das Druckmittel mit Drücken bis zu etwa 10 bar beaufschlagt werden soll.

[0017] Die in Figur 1 dargestellte Flügelzellenpumpe 1 hat ein Pumpengehäuse 2, in dem eine Antriebswelle 4 drehbar gelagert ist. Diese ist drehfest mit einem Rotor 6 verbunden, der eine Vielzahl von Radialschlitzen aufweist, in denen Flügel 8 radial verschiebbar geführt sind. Die Flügel 8 werden hydraulisch mit ihren über den Rotor 6 hinausstehenden Endabschnitten in Anlageposition gegen die Innenumfangswandung eines Hubrings 10 gepreßt. Dieser Hubring 10 ist im Pumpengehäuse 2 gelagert und hat eine exzentrische Innenbohrung, in der der Rotor 6 geführt ist, so daß in der Darstellung nach Figur 1 zwischen dem Rotor 6, dem Hubring 10 und jeweils 2 benachbarten Flügeln 8 eine sichelförmige Zelle 12 begrenzt ist, deren Volumen sich in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Antriebswelle 4 verändert.

[0018] Figur 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in Figur 1. Demgemäß werden die Zellen 12 stirnseitig von einem Pumpendeckel 14 und einer Seitenscheibe 16 begrenzt, die am Hubring 10 anliegen.

[0019] Das Pumpengehäuse 2 ist mit einer Aufnahmebohrung 18 versehen, an deren Umfangswandungen der Hubring 10 und die Seitenscheibe 16 abgestützt bzw. geführt sind.

[0020] Wie bereits vorstehend angedeutet, tauchen die Flügel 8 in Radialschlitze ein, wobei zwischen dem Boden des Radialschlitzes und der benachbarten Stirnseite des jeweiligen Flügels 8 ein Druckraum 20 zur Aufnahme von Druckmittel vorgesehen ist, über das die Flügel 8 in ihre Anlageposition gegen den Hubring 10 vorgespannt werden.

[0021] Die von der Antriebswelle 4 durchsetzte Innenbohrung 22 ist zu den Stirnseiten des Rotors 6 hin aufgeweitet, so daß die Lagepositionierung des Rotors 6 erleichtert ist. Die drehfeste Verbindung zwischen Antriebswelle 4 und Rotor 6 erfolgt über ein geeignetes Verbindungselement 24, beispielsweise eine Paßfeder, die in eine Axialnut 26 des Rotors 6 eintaucht und in einer Tasche der Antriebswelle 4 abschnittsweise aufgenommen ist. In der Seitenscheibe 16 ist eine Gleitbuchse 28 zur Führung der Antriebswelle 4 angeordnet.

[0022] Wie Figur 2 entnehmbar ist, wird die Seitenscheibe 16 über ein Federelement, im vorliegenden Fall eine Tellerfeder 30 in ihre Anlageposition gegen den Hubring 10 vorgespannt. Die Tellerfeder 30 stützt sich an einer Radialschulter 32 des Pumpengehäuses 2 ab. Der Außendurchmesser der Tellerfeder 30 ist nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Aufnahmebohrung 18, so daß die Tellerfeder 30 mit maximaler Stützweite die Seitenscheibe 16 beaufschlagt. Durch diese breite Abstützung wird ein Kippen der Seitenscheibe 16 zuverlässig verhindert, so daß auch bei höheren Antriebswellendrehzahlen eine zuverlässige Anlage des Seitenteils 16 am Hubring 10 gewährleistet ist.

[0023] Die Tellerfeder 30, taucht in eine Ringausnehmung 34 ein, deren Axialtiefe etwas geringer als die Axiallänge der Tellerfeder 30 ausgebildet ist.

[0024] In der Stirnfläche der Ringausnehmung 34 mündet ein Ringkanal 36, über den eine Druckmittelströmung durch die Seitenscheibe hindurch in einen Spülkanal 38 des Pumpengehäuses 2 erfolgen kann. Über diesen Spülkanal 38 kann Druckmittel zur Kühlung/Schmierung von hochbelasteten Bauelementen der Pumpe 1 abgezweigt werden. Diese optionale Ausbildung einer Kühl-/Schmiermittelströmung wird beispielsweise dann eingesetzt, wenn die Antriebswelle 4 auch zum Antrieb einer Hochdruckpumpe, beispielsweise einer Radialkolbenpumpe verwendet wird, die an den Spül- Schmierkreislauf angeschlossen ist.

[0025] Die Tellerfeder 30 ist zumindest im Bereich des Spülkanals 38 mit zumindest einem Durchbruch 40 versehen, über den das Druckmittel durch die Tellerfeder 30 hindurch in den Spülkanal 38 eintreten kann.

[0026] Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Konstruktion keinesfalls auf die Anwendung von Tellerfedern 30 beschränkt, sondern es können prinzipiell alle geeigneten Federbauarten vorgesehen werden, um die Seitenscheibe 16 in ihre Anlageposition vorzuspannen.

[0027] Die Zu- und Abführung des Druckmittels zur bzw. von den Zellen 12 erfolgt über eine Saugniere 42 bzw. eine Druckniere 44, die im Gehäusedeckel 14 ausgebildet sind und in entsprechenden Ausnehmungen 46, 48 in der benachbarten Stirnfläche der Seitenscheibe 16 münden.

[0028] Die Abdichtung der Seitenscheibe 16 gegenüber dem Gehäuse 2 erfolgt über einen O-Ring 50, der in eine Ringnut am Außenumfang der Seitenscheibe 16 eingesetzt ist.

[0029] Die Montage einer derartigen Flügelzellenpumpe 1 erfolgt denkbar einfach.

[0030] Zunächst wird die Antriebswelle 4 ggf. die Hochdruckpumpe ins Pumpengehäuse 2 eingesetzt und anschließend die Tellerfeder 30 eingelegt, so daß diese auf der Radialschulter 32 aufliegt. Anschließend wird die Seitenscheibe 16 mit der Gleitbuchse 28 auf die Antriebswelle 4 aufgeschoben, bis diese in Anlageposition an die Tellerfeder 30 gelangt.

[0031] Nach dem Einlegen des Hubrings 10 und des Rotors 6 mit den Flügeln 12 und der drehfesten Verbindung des Rotors 6 mit der Antriebswelle 4 wird der Gehäusedeckel 14 mit dem Pumpengehäuse 2 verschraubt. Durch das Aufschrauben des Pumpengehäuses 14 wird das Paket aus Gehäusedeckel 14, Hubring 10 und Seitenscheibe 16 gegen die Tellerfeder 30 gedrückt. D.h., die Seitenscheibe 16 wird durch die Kraft der Tellerfeder 30, gegen den am Gehäusedeckel 14 anliegenden Hubring 10 vorgespannt, ohne daß es weiterer Befestigungs- oder Vorspannmittel bedarf. Die Spannung der Tellerfeder 30 ist so ausgelegt, daß die Seitenscheibe 16 bei dem über die Flügelzellenpumpe 1 aufzubringendem Maximaldruck dichtend am Hubring sowie an den Flügeln 12 und dem Rotor 6 anliegt, so daß die Leckage in diesem Druckbereich minimal ist.

[0032] Bei der vorbeschriebenen Variante, bei der die Antriebswelle 4 auch zum Antrieb einer Radialkolbenpumpe verwendet wird, kann das Seitenteil 16 auch gleichzeitig die stirnseitige Begrenzung des Pumpengehäuses für die Radialkolbenpumpe bilden. D.h., in diesem Fall bildet die Seitenscheibe 16 zumindest einen Teil einer stirnseitigen Begrenzung des Exzenterraums der Radialkolbenpumpe 1.

[0033] Anstelle einer einzigen Tellerfeder 30 könnten auch mehrere Druckfedern stirnseitig verteilt werden, um die Seitenscheibe 16 gegen den Hubring 10 bzw. die Flügel 12 und den Rotor 6 vorzuspannen.

[0034] Offenbart ist eine hydrostatische Pumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe, bei der der Verdrängerraum stirnseitig durch einen Gehäusedeckel und eine Seitenscheibe begrenzt ist. Letztere wird über ein Federelement in ihre Anlageposition vorgespannt und bildet den stirnseitigen Abschnitt des Pumpengehäuses für die Flügelzellenpumpe.

[0035] Die Seitenfläche der Seitenscheibe 16, die dem Rotor 6 und dem Hubring 10 zugeordnet ist, ist als metallische Dichtfläche ausgebildet.

[0036] Ebenso sind die Seitenflächen des Rotors 6 und des Hubrings 10, die der Seitenscheibe 16 oder dem Pumpendeckel 14 zugeordnet sind, als metallische Dichtflächen ausgebildet.

[0037] Die Abdichtung der Zellen 12 erfolgt über die dichte Anpressung der Dichtfläche der Seitenscheibe 16 an die Dichtflächen des Rotors 6 und des Hubrings 10. Die Anpresskraft wird dabei nur von der Tellerfeder 30 erzeugt. Die Seitenscheibe 16 weist außer der Durchführung der Antriebswelle 4 keine durchgehenden Kanäle auf, so dass keine hydraulische Verbindung zwischen den zwei Bereichen des Pumpengehäuses 2 vorliegt, die auf beiden Seiten der Seitenscheibe 16 ausgebildet durch die Seitenscheibe 16 getrennt sind.

[0038] Da der Bereich, in dem die Tellerfeder 30 angeordnet ist, vom Hochdruckbereich der Pumpe durch die Seitenscheibe 16 abgedichtet ist, entfallen weitere Dichtungen im Bereich der Tellerfeder 30. Dadurch liegt eine einfach aufgebaute Konstruktion der Pumpe vor.

[0039] Weiterhin ist es dadurch möglich den Bereich, in dem die Tellerfeder 30 angeordnet ist, zu spülen, wobei das Mittel zum Spülen keinen Hochdruck aufweisen muss.

Ansprüche

1. Hydrostatische Pumpe mit einer in einem Pumpengehäuse (2) gelagerten Antriebswelle (4), über die zumindest ein Verdränger (6, 12) antreibbar ist, um Druckmittel anzusaugen und druckbeaufschlagt über einen Druckanschluß (44) abzugeben, wobei ein Verdrängerraum einerseits durch einen Pumpendeckel (14) und andererseits durch eine im Pumpengehäuse gelagerte Seitenscheibe (16) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenscheibe (16) über ein Federelement (30) in Richtung auf den Verdrängerraum vorgespannt ist und das Pumpengehäuse (2) stirnseitig abdichtet.

2. Hydrostatische Pumpe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdränger ein Zellenrad ist, bei dem ein drehfest mit der Welle (4) verbundener Rotor (6) radial verschiebbare Flügel (8) trägt, deren Endabschnitte dichtend am Innenumfang eines im Pumpengehäuse (2) gelagerten Hubrings (10) anliegen und den Verdrängerraum bildende Zellen (12) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenscheibe (16) über das Federelement (30) gegen den Hubring (10) und das Zellenrad vorgespannt ist.

3. Hydrostatische Pumpe nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (30) stirnseitig im Radialabstand zur Antriebswelle (4) an der Seitenscheibe (16) angreift.

4. Hydrostatische Pumpe nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement eine am Pumpengehäuse (2) abgestützte Tellerfeder (30) ist.

5. Hydrostatische Pumpe nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilerfeder (30) in eine Ringausnehmung (34) der Seitenscheibe (16) eintaucht.

6. Hydrostatische Pumpe nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringausnehmung (34) ein Ringkanal (36) mündet, über den Druckmittel durch die Seitenscheibe (16) hindurch zu einem Spülkanal (38) im Pumpengehäuse (2) führbar ist.

7. Hydrostatische Pumpe nach Patentanspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (30) zumindest einen Durchbruch (40) zur Durchführung des Druckmittels aufweist.

8. Hydrostatische Pumpe nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Pumpengehäuse (2) eine Radialkolbenpumpe angeordnet ist, deren Verdränger von einem Exzenter der Antriebswelle (4) angetrieben sind und deren Exzenterraum zumindest abschnittsweise von der Seitenscheibe (16) begrenzt ist.

9. Hydrostatische Pumpe nach Patentanspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülkanal (38) im Exzenterraum mündet.

10. Hydrostatische Pumpe nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Seitenscheibe (16) stirnseitig Ausnehmungen (46, 48) zur Ausbildung einer Saug- bzw. Druckniere (42, 44) ausgebildet sind.

Zeichnung