Pumpeneinsatz
Die Erfindung betrifft einen Pumpeneinsatz einer Flügelzellenpumpe ohne eigenes Gehäuse. Derartige Pumpeneinsätze werden in den verschiedensten Anwendungsbereichen in bereits vorhandene Maschinengehäuse, wie z. B. in einem Getriebegehäuse eines Kraftfahrzeuges oder anderen Gehäusen, welche eine Hydraulikversorgung benötigen, eingesetzt. Nachteilig ist dabei, dass die Befestigungen des Pumpeneinsatzes in den entsprechenden Gehäusen durch Schrauben oder Deckel oder ähnliches kostenintensiv, platzraubend und aufwendig sind.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Pumpeneinsatz einer Flügelzellenpumpe darzustellen, der diese Probleme nicht aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Pumpeneinsatz einer Flügelzellenpumpe ohne eigenes Gehäuse, welcher in einem Getriebegehäuse, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, eingesetzt ist, wobei der Pumpeneinsatz eine erste Druckplatte, einen Konturring, einen Rotor, eine Antriebswelle, welche den Rotor antreibt, Flügel und eine zweite Druckplatte aufweist und an der zweiten Druckplatte durch einen Sicherungsring a- xial im Getriebegehäuse festgelegt ist.
Das hat den Vorteil, dass kein zweites Getriebegehäuseteil, wie beispielsweise ein Deckel, oder aufwendige Befestigungsmittel, wie Verschraubungen oder ähnliches, benötigt werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass durch den im Getriebegehäuse und an der zweiten Druckplatte angelegten Sicherungsring keine Axialkräfte auf ein weiteres Gehäusebauteil wirken, sondern diese Kräfte in einem einzigen Gehäusebauteil und damit nicht über irgendwelche Verbindungsstellen zu einem zweiten Gehäusebauteil wirksam werden.
Ein erfindungsgemäßer Pumpeneinsatz zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Druckplatte durch ein Druckfeld axial gegen den Konturring und die zweite Druckplatte und den Sicherungsring gedrückt wird.
Das hat den Vorteil, dass durch die Anpresskräfte des Druckfeldes die Leckagen innerhalb des Pumpeneinsatzes gering gehalten werden und eine sichere Anlage am Sicherungsring für eine gute Abdichtung und einen spielarmen Lauf des Pumpeneinsatzes sorgen.
Bevorzugt wird auch ein Pumpeneinsatz, bei welchem das Druckfeld kreisringförmig ausgebildet ist. Weiterhin wird ein Pumpeneinsatz bevorzugt, bei welchem das kreisringförmige Druckfeld sich vom Außenumfang der ersten Druckplatte radial nach innen erstreckt.
Das hat den Vorteil, dass die Anpresskräfte des Druckfeldes sich außen an der ersten Druckplatte über den Hubring auf den Außenumfang der zweiten Druckplatte auswirken und damit eine Durchbiegung im inneren radialen Teil des Pumpeneinsatzes, welcher gegebenenfalls zu Verformungen und Klemmungen führen würde, vermieden wird.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Pumpeneinsatz zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Druckplatte zwei Dichtungen aufweist. Auch wird eine Pumpe bevorzugt, bei welcher die erste Dichtung der ersten Druckplatte radial außen am Umfang und die zweite Dichtung der ersten Druckplatte axial innen am Druckfeld angeordnet ist.
Weiterhin wird ein Pumpeneinsatz bevorzugt, bei welchem im drucklosen Zustand die zweite axial angeordnete Dichtung als axiales Vorspannungselement wirksam ist und im drucklosen Zustand den Pumpeneinsatz gegen den Sicherungsring drückt.
Das hat den Vorteil, dass bereits im drucklosen Zustand der Pumpeneinsatz mit geringen Spalten gut abgedichtet ist und somit Anfahrprobleme durch Leckagen vermieden werden können.
Eine erfindungsgemäße Pumpe zeichnet sich dadurch aus, dass die axiale Dichtung als Kombidichtung, bestehend aus einem Dicht- und Stützelement, ausgebildet ist. Zusätzlich ist es denkbar, dass separate Federeinrichtungen vorgesehen sind, welche den Pumpeneinsatz gegen den Sicherungsring drücken.
Eine weitere erfindungsgemäße Pumpe zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Druckplatte eine radiale Dichtung am Außenumfang aufweist, welche gegen das Getriebegehäuse abdichtet. Auch wird ein Pumpeneinsatz bevorzugt, bei welchem die zweite Druckplatte im Lagerungsbereich der Welle einen Wellendichtring aufweist.
Auch zeichnet sich ein erfindungsgemäßer Pumpeneinsatz dadurch aus, dass die Abstützgeometrie für die Sicherungsringnut im Getriebegehäuse und die Anlagefläche an der zweiten Druckplatte selbsthemmend ausgeführt ist. Insbesondere sind die Winkel im Abstützbereich des Sicherungsringes um im wesentlichen 5 Grad unterschiedlich ausgeführt.
Bevorzugt wird auch ein Pumpeneinsatz, bei welchem der Abstützwinkel im Gehäuse 25 Grad beträgt. Weiterhin wird ein Pumpeneinsatz bevorzugt, bei welchem der Abstützwinkel des Sicherungsringes an der zweiten Druckplatte 30 Grad beträgt.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben.
Figur 1 zeigt einen Teilausschnitt eines erfindungsgemäßen Pumpeneinsatzes in einem Getriebegehäuse.
Figur 2 zeigt in einer Vergrößerung die Abstützgeometrie des Sicherungsringes.
In Figur 1 ist ein Teilquerschnitt durch ein Getriebegehäuse 1 mit einem erfindungsgemäßen Pumpeneinsatz 5 dargestellt. Ein Getriebegehäuse 1 enthält eine gestufte Sacklochbohrung 3, in der der Pumpeneinsatz 5 angeordnet ist. Der Pumpeneinsatz 5 weist eine erste Druckplatte 7, einen Konturring 9, einen Rotor 11 und eine zweite Druckplatte 13 auf. In Schlitzen des Rotors 11 sind radial verschieblich Flügel 15 angeordnet, welche bei Drehung des Rotors 11 mit ihrer Flügeloberkante an der Kontur des Konturrings 9 entlanglaufen. Entsprechend der Kontur des Konturrings 9 ergeben sich dabei zwischen zwei benachbarten Flügeln 15 Zellen, welche sich vergrößern oder verkleinern, je nach Konturabschnitt, und dabei Öl ansaugen und wieder ausstoßen. Der Rotor 11 wird durch eine Antriebswelle 17 mittels einer Verzahnung 19 angetrieben, wobei die Antriebswelle 17 in diesem Fall über ein Kettenrad 21 oder gegebenenfalls über ein anderes Antriebselement wie z. B. Zahnräder oder einen Riementrieb angetrieben wird. Die Welle 17 ist dabei in der zweiten Druckplatte 13 fliegend gelagert. Ebenfalls denkbar wäre aber auch eine Lagerung in beiden Druckplatten. Der Pumpeneinsatz 5 ist durch einen Sicherungsring 23 axial in dem Getriebegehäuse 1 festgelegt, wobei in dem Getriebegehäuse 1 eine etwa teilkreisförmige Nut 25 angeordnet ist, in welcher der Sicherungsring 23 festliegt, während auf der zweiten Druckplatte 13 der Sicherungsring 23 auf einer Schräge 27 aufliegt. Die erste Druckplatte 7 weist eine radiale Dichtung 29 und eine axiale Dichtung 31 auf, welche ein Druckfeld 33 zwischen dem Getriebegehäuse 1 und der ersten Druckplatte 7 abdichten. Das Druckfeld 33 reicht somit vom radialen äußeren Umfang der ersten Druckplatte 7 bis zur radialen inneren Abgrenzung durch die Dichtungseinrichtung 31. Im radial inneren Bereich der Dichtung 31 um die Achse der Antriebswelle 17 ist die Druckplatte 7 nicht vom Druck beaufschlagt, so dass das Druckfeld 33, welches kreisringförmig um die Druckplatte 7 angeordnet ist, im wesentlichen im äußeren Bereich der Druckplatte 7 eine axiale Kraft gegen den Konturring 9 und die zweite Druckplatte 13 aufbringt, wobei sich die zweite Druckplatte 13 dann gegen den Sicherungsring 23 presst, welcher wiederum die axialen Kräfte über die Gehäusenut 25 in das Getriebegehäuse 1 einleitet. Da die Axialkräfte gehäuseseitig nur in einem Bauteil, nämlich dem Getriebegehäuse 1 , wirksam werden, und nicht wie im Stand der Technik durch mehrteilige Gehäuse mit entsprechenden Gehäuseteilungen, welche unter Axialkräften Dehnfugen aufweisen können, ist hiermit eine sehr gute Befestigung des Pum-
peneinsatzes gegeben und die Gefahr von Verformungen und Schiefstellungen des Pumpeneinsatzes in einem entsprechenden Gehäuse minimiert. Eine Schiefstellung des Pumpeneinsatzes könnte beispielsweise zu Akustikproblemen und/oder zur Reduzierung der Lagerlebensdauer aufgrund von Kantenträgern und/oder zum Klaffen von Bauteilen und somit zu Leckagen beziehungsweise zur Verschlechterung des Ansaugverhaltens und/oder zu einem verringerten hydraulischen Wirkungsgrad aufgrund der Verformung der sich an dem Getriebegehäuse abstützenden Druckplatten der Pumpe führen.
Da die Axialkräfte des Pumpeneinsatzes 5 sehr weit am äußeren Umfang des Pumpeneinsatzes 5 übertragen werden, ist eine Minimierung der Verformung der Druckplatten 7, 13 im mittleren Bereich des Pumpeneinsatzes 5 gegeben. Auch werden durch den Sicherungsring 23 gleichmäßige Kraftableitungen am Umfang realisiert und somit geringere, gleichmäßigere Verformungen der zweiten Druckplatte ermöglicht und Schiefstellungen der Pumpenteile verringert. Die erfindungsgemäßen Merkmale dieses Pumpeneinsatzes 5 mit der Sicherungsringmontage führen somit zu einer einfacheren konstruktiven Gestaltung des Getriebegehäuses 1, zu Gewichtsoptimierungen, da weniger Bauteile benötigt werden, und die Druckplatte 13 des Pumpeneinsatzes 5 kann im Durchmesser kleiner ausgeführt werden, da die Abstützung über den Sicherungsring radial kleiner baut als z. B. mit Schrauben o. ä.. Die axiale Fixierung des Pumpeneinsatzes 5 im drucklosen Zustand, d. h. außer Betrieb, wenn kein axiales Druckfeld im Bereich 33 vorhanden ist, wird durch die Dichtungseinrichtung 31 realisiert, welche als axial vorspannendes Element mit einer entsprechenden Federwirkung ausgelegt ist. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführung eines Pumpeneinsatzes 5 mit der Sicherungsringbefestigung wird zur Montage des Sicherungsringes 23 der Pumpeneinsatz 5 etwas tiefer in das Getriebegehäuse 1 gedrückt. Hierzu ist ein entsprechender Federweg der Dichtungseinrichtung 31 vorgesehen. Bei der Dichtungseinrichtung 31 kann daher auch der Einsatz einer Kombinationsdichtung, bestehend aus einem Dichtelement und einem Stützelement sinnvoll sein, um den aufgrund des vergrößerten Montagefreiganges vergrößerten Spalt zu überbrücken.
In Figur 2 ist in einer Vergrößerung im Bereich A die Geometrie im Abstützbereich des Sicherungsringes 23 dargestellt. Die Winkel im Abstützbereich des Sicherungsringes 23 sind im Getriebegehäuse 1 und auf der zweiten Druckplatte 13 unterschiedlich ausgeführt, in diesem Fall mit einer Winkeldifferenz von etwa 5 Grad. So legt sich der Sicherungsring 23 in der etwa halbkreisförmigen Nut 25 des Getriebegehäuses 1 mit einem Winkel 35 von etwa 25 Grad an, während er auf der Schräge 27 der zweiten Druckplatte 13 mit einem Winkel 37 von etwa 30 Grad anliegt. Das führt dazu, dass der Abstützbereich des Sicherungsringes 13 selbsthemmend ausgeführt ist.
Die erfindungsgemäße Lösung eines Pumpeneinsatzes 5 für eine Getriebepumpe in Flügelzellenbauart hilft speziell in dieser Anwendung und den vorliegenden Bauraumgegebenheiten, mit minimierten Bauaufwand und kostengünstig die Pumpe im Getriebe zu befestigen. Besonders vorteilhaft ist dabei die Kombination aus einem Pumpeneinsatz 5 ohne Pumpengehäuse mit einseitig über ein Druckfeld wirkender Axialkraft und Ableitung der Axialkraft mittels eines Sicherungsringes.
Bezugszeichenliste
Getriebegehäuse
Sacklochbohrung
Pumpeneinsatz erste Druckplatte
Konturring
Rotor zweite Druckplatte
Flügel
Antriebswelle
Verzahnung
Kettenrad
Sicherungsring
Nut
Schräge radiale Dichtung axiale Dichtung radiale Dichtung
Druckfeld
Winkel 25 Grad
Winkel 30 Grad