DE19727249A1 - Vorrichtung zur Stabilisierung des Exzenterrings einer Radialkolbenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stabilisie­ rung des Exzenterrings einer Radialkolbenpumpe mit mehreren von einer gemeinsamen Exzenterwelle angetriebenen Kolben, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Radialkolbenpumpen werden häufig zur Speisung der gemeinsamen Hochdruckleitung (Common-Rail) eines Kraft­ stoff-Einspritzsystems für Fahrzeuge eingesetzt, weil der­ artige Pumpen mit verhältnismäßig kleinem Bauvolumen hohe Drücke bereitstellen und ein gutes Ansprechverhalten der Regelung haben. Um den Druck in der Common-Rail in Abhän­ gigkeit von den Betriebsparametern des Kraftstoff-Versor­ gungssystems entsprechend der momentanen Druckfluidanforde­ rung zu regeln, wird der Radialkolbenpumpe beispielsweise eine verstellbare Saugdrossel vorgeschaltet, die somit als eine Fluidfördermengen-Begrenzungseinrichtung fungiert, so daß die einzelnen Kolben der Radialkolbenpumpe nur soviel Druckfluid, d. h. Kraftstoff fördern, wie in der Common-Rail tatsächlich benötigt wird. Es kann sich somit in den ein­ zelnen Pumpenkammern unter bestimmten Bedingungen eine ex­ treme Unterversorgung einstellen, und zwar selbst dann, wenn die Kolben Druckfluid, d. h. Kraftstoff aus einem Nie­ derdruckbereich ansaugen, der bereits mittels einer Vorför­ derpumpe unter Druck gesetzt ist. Radialkolbenpumpen halten derartigen Betriebsbedingungen, in denen insbesondere am Einlaß der Pumpenkammer Kavitation auftreten kann, verhält­ nismäßig gut stand. Denn die den Kolben gegen die Stütz­ fläche am Exzenterring vorspannende Feder kann in der Regel ausreichend groß dimensioniert werden, um sicherzustellen, daß der Kolben bzw. der damit in einer Kraftkette stehende Gleitschuh der Stützfläche des Exzenterrings ständig folgt.

Solange die Pumpenkammer im Saughub des Pumpenkolbens vollständig mit Druckfluid gefüllt wird, übt bei einer Mehrzahl von in gleichmäßigem Umfangsabstand zueinander stehenden Radialkolben zumindest ein Gleitschuh eine aus­ reichend hohe Radialkraft auf die zugehörige Stützfläche des Exzenterrings aus, um diesen durch den Flächenkontakt zwischen Gleitschuh und Stützfläche in Umfangsrichtung zu stabilisieren. Damit ein Verdrehen des Exzenterrings auch dann verhindert werden kann, wenn die Druckfluidzufuhr zur Pumpenkammer der Hochdruckpumpe versagt, wird in der DE 35 22 479 A1 bei einer gattungsbildenden Radialkolben­ pumpe ein zusätzliches, sich am Pumpengehäuse abstützendes Stabilisierungsteil vorgesehen, das flächig gegen eine wei­ tere Stabilisierungsfläche des Exzenterrings vorgespannt ist. Dieses Stabilisierungsteil ist von einem federbeauf­ schlagten Kolben gebildet, der radial nach innen vorge­ spannt ist und mit seinem radial innen liegenden Stirnende flächig gegen eine zugehörige Abflachung des Exzenterrings drückt. Somit wird der Exzenterring auch dann, wenn die Kolben in den Fällen eines Versagens der Druckfluidzufuhr nicht länger gegen die Stützflächen gedrückt werden, gegen Verdrehen gesichert. Nach erneutem Start der Pumpe nach ei­ nem Ausfall des Versorgungsmediums kann die Pumpe somit oh­ ne vorheriges, erneutes Ausrichten des Exzenterrings wieder gestartet werden, so daß Pumpenausfallzeiten vermieden wer­ den.

Nach einer besonderen Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist der Stabilisierungskolben radial innerhalb des Pumpenkol­ bens geführt und stützt sich mit seinem stirnseitigen Tel­ lerabschnitt am Ringkragen des Pumpenkolbens ab. Das Innere des Stabilisierungskolbens ist über einen Radialkanal, ei­ nen Axialkanal und ein Drosselelement mit Druckfluid füll­ bar, wodurch ein Dämpfungseffekt für den sich radial nach innen bewegenden Pumpenkolben erzielbar ist.

Radialkolbenpumpen mit einem vorstehend beschriebenen Aufbau werden nicht nur für immer höher werdende System­ drücke, sondern auch für immer höhere Drehzahlen einge­ setzt. Da sich bei derartigen Radialkolbenpumpen der Exzen­ terring auf einer Kreisbahn bewegt, wobei er parallel zu sich selbst verschoben wird, findet zwischen dem Pumpenkol­ ben bzw. einen zugehörigen Gleitschuh und der abgeflachten Stützfläche des Exzenterrings eine Relativ-Gleitbewegung statt. Die Reibkraft hat die Tendenz, den Exzenterring zu verdrehen. Weil die Reibkraft sich zyklisch mit dem Dreh­ winkel der Exzenterwelle verändert, ist sie letztlich ins­ besondere bei höheren Drehzahlen dafür verantwortlich, daß nicht mehr kontrollierbare Dreh-/Kippschwingungen des Ex­ zenterrings auftreten, die die Funktionsfähigkeit der Ra­ dialkolbenpumpe beeinträchtigen und zu einem erhöhten Ver­ schleiß der einzelnen Komponenten der Radialkolbenpumpe führen können. Diese unerwünschten Dreh-/Kippschwingungen treten insbesondere dann auf, wenn die Radialkolbenpumpe mit einer sogenannten Saugdrosselregelung ausgestattet ist bzw. wenn in der Druckfluidversorgung einzelner Verdränger­ kolben Drossel- oder Ventilorgane vorgesehen sind, mit de­ nen zumindest einzelne Verdränger bzw. Pumpenkolben quasi abgeschaltet werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Stabilisierung des Exzenterrings einer Ra­ dialkolbenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, mit der in allen Betriebszuständen und insbe­ sondere bei hohen Drehzahlen und im Saugdrosselbetrieb mit Druckfluid-Unterversorgung einzelner Verdränger Dreh-/ Kippschwingungen des Exzenterrings wirksam ausgeschlossen werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird der Exzenterring durch eine Ver­ drängerelementanordnung stabilisiert, die in jeder Bewe­ gungsphase der Radialkolbenpumpe eine den Exzenterring sta­ bilisierende aktive Druckbeaufschlagung erhält. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, die Stabilisierungskraft an den Betriebszustand der Pumpe anzupassen und beispielsweise in den für Dreh-/Kippschwingungen kritischen Betriebsphasen, d. h. bei hohen Drehzahlen und/oder bei einer Unterversor­ gung der Pumpenkammern einzelner oder aller Pumpenkolben die Stabilisierungskraft ausreichend hoch zu halten, um den Exzenterring vor Dreh-/Kippschwingungen zu schützen. Die zur Stabilisierung des Exzenterrings erforderliche Kraft kann damit energetisch optimiert werden, indem sie bei­ spielsweise nur in einem ganz bestimmten Drehzahlband und/oder in Abhängigkeit von Parametern der Saugdrosselre­ gelung bzw. der-Druckfluidversorgung einzelner oder aller Pumpenkolben mit besonderer Wirksamkeit bereitgestellt wird. In anderen Betriebszuständen, in denen der Exzenter­ ring derartigen Dreh-/Kippschwingungen nicht im besonderen Umfang unterliegt, kann erfindungsgemäß die Stabilisie­ rungskraft geringer gehalten werden, wodurch der Wirkungs­ grad der Radialkolbenpumpe auf ein Optimum einstellbar ist.

Die Verdrängerelementanordnung selbst kann in verschie­ densten Ausführungsformen vorgesehen werden. Eine erste Va­ riante ist Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5. Diese Variante hat den besonderen Vorteil, daß die Stabilisierungsvorrich­ tung unabhängig von den übrigen Komponenten der Radialkol­ benpumpe gestaltet werden kann, was sich positiv im Hin­ blick auf eine Nachrüstbarkeit von herkömmlichen Radialkol­ benpumpen mit einer erfindungsgemäßen Stabilisierungsvor­ richtung auswirkt. Bei ausreichend großer Dimensionierung der Druckkammer des Verdrängerelements und vorzugsweise bei weitgehend großer Gestaltung der Kontaktfläche zwischen dem tassenförmigen Kolben und der Stabilisierungsfläche am Ex­ zenterring, genügt bereits ein einziger tassenförmiger Kol­ ben, um den Exzenterring in den kritischen Betriebszustän­ den vor Dreh-/Kippschwingungen zu schützen. Zur energe­ tischen Optimierung der Radialkolbenpumpe kann der Innen­ druck des tassenförmigen Kolbens vorzugsweise nach einem bestimmten Steuerprofil veränderbar sein, das an Be­ triebspunkt bestimmte Parameter der Radialkolbenpumpe ange­ paßt ist. Es hat sich gezeigt, daß eine solche Ausgestal­ tung der Verdrängerelementanordnung dann besonders sinnvoll einsetzbar ist, wenn nicht mehr als drei Pumpenkolben vor­ handen sind, da auf diese Weise am Exzenterring eine aus­ reichend große Stabilisierungsfläche zwischen zwei benach­ barten Stützflächen am Exzenterring ausgebildet werden kann.

Wenn die Anzahl der tassenartigen Kolben vergrößert wird, läßt sich der Stabilisierungseffekt zusätzlich ver­ bessern. Wenn beispielsweise drei in gleichmäßigem Winkel­ abstand zueinander stehende Stabilisierungskolben gemäß Pa­ tentanspruch 5 vorgesehen sind, befindet sich mindestens ein tassenförmiger Kolben in einer radial nach außen ge­ richteten Verdrängungsphase, so daß die Möglichkeit gegeben ist, die Stützkraft dieses Stabilisierungskolbens in dieser Bewegungsphase zusätzlich anzuheben. Der Grad der Steige­ rung der Stabilisierungskraft in dieser Bewegungsphase des Stabilisierungskolbens läßt sich auf besonders einfache Weise über die Druckfluid-Versorgungsöffnung für die Innen­ seite des tassenartigen Kolbens steuern.

Eine weitere Variante der Stabilisierungsvorrichtung für den Exzenterring, die sich insbesondere für Ausfüh­ rungsformen von Radialkolbenpumpen eignet, die mehr als drei, beispielsweise fünf und mehr Radialkolben besitzt, ist Gegenstand der Patentansprüche 6 ff. Diese Variante hat den besonderen Vorteil, daß die Stabilisierungsvorrichtung in die einzelnen Zylindereinsatz-Module der Radialkolben integriert werden kann, wodurch sich eine sehr raumsparende Anordnung ergibt. Weil mehrere, vorzugsweise in gleichmäßi­ gem Winkelabstand zueinander liegende tellerförmige Elemen­ te und zugehörige bewegbare Stützhülsen vorgesehen sind, mit denen eine entsprechende Anzahl von Druckfluidkarninern begrenzt werden, wird bei der Bewegung der Pumpenwelle stets zumindest eine Druckfluidkammer in der radial nach außen gerichteten Bewegungsphase des zugeordneten Pumpen­ kolbens kurzzeitig unter Druck gesetzt, wodurch der Exzen­ terring über die zugehörige Stützfläche stabilisierbar ist, und zwar auch dann, wenn die Druckfluidversorgung aller bzw. einzelner Pumpenkammern so stark gedrosselt ist, daß die Pumpenkammer nicht mehr vollständig gefüllt werden kann. Über die gedrosselte Verdrängung des in der Druck­ fluidkammer gefangenen Druckfluids läßt sich der Druckauf­ bau und damit die Stabilisierungskraft gut dosieren, und zwar beispielsweise derart, daß sich in einem spezifischen Drehzahlbereich der Stabilisierungseffekt besonders wirksam einstellt. Dieser Drehzahlbereich wird so gelegt, daß er mit dem kritischen Drehzahlbereich zusammenfällt, in dem die eingangs beschriebenen Dreh-/Kippschwingungen des Ex­ zenterrings vorrangig auftreten.

Weil zur Begrenzung der Druckfluidkammer tellerförmige Elemente verwendet werden, wird der Bauraum in radialer Richtung durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen nur gering­ fügig angehoben. Auch die Stützhülse läßt sich sehr platz­ sparend in die einzelnen Einheiten bzw. Module im Bereich der Zylindereinsätze integrieren. Für die Druckfluidkammer wird erfindungsgemäß kein zusätzlicher Bauraum in Anspruch genommen. Es wird hierfür der Zylinderraum zwischen der ra­ dial innen liegenden Stirnfläche des Zylindereinsatzes und einem Gleitschuh herangezogen, auf dem sich deren Pumpen­ kolben abstützt. Dabei können der Stützhülse weitere Aufga­ ben übertragen werden, wie z. B. die Aufgabe, eine Stützflä­ che für die Rückholfeder des Pumpenkolbens bereitzustellen.

Die Stützhülse erfüllt mit der Weiterbildung des Pa­ tentanspruchs 7 die Funktion eines Ventils zur zeitlich ge­ steuerten Füllung der zur Stabilisierung des Exzenterrings herangezogenen Druckfluidkammer. Für die Führung der Stütz­ hülse verbleiben verschiedene Möglichkeiten. Gemäß einer ersten Variante nach Patentanspruch 8 ist die Stützhülse auf der Außenoberfläche des Zylindereinsatzes geführt, wäh­ rend sie nach der Variante gemäß Patentanspruch 16 über ei­ ne zum Kolben koaxiale Bohrung im Pumpengehäuse geführt ist.

Zusätzlicher Bauraum wird durch die Weiterbildung des Patentanspruchs 10 eingespart, indem für die Drosselka­ nalanordnung der Kontaktbereich - zwischen Stützhülse und tellerförmigem Element genutzt wird. Eine besonders einfa­ che Gestaltung des tellerförmigen Elements ergibt sich mit der Weiterbildung des Patentanspruchs 14. Das tellerförmige Element kann gemäß dieser Weiterbildung als Lochscheibe ausgebildet werden, die über einen Radialkragen axial fest mit dem Pumpenkolben verbunden ist.

Diese Ausgestaltung läßt sich in vorteilhafter Weise gemäß Patentanspruch 15 so axial verspannen, daß Relativbe­ wegungen zwischen Stützhülse, tellerförmigem Element und Gleitschuh vermieden werden, wodurch übermäßigem Verschleiß entgegengewirkt wird.

Bei herkömmlichen Radialkolbenpumpen wird regelmäßig ein Fluidvorfördersystem eingesetzt, über das die Haupt­ stufe gespeist wird. Dabei werden zum Beispiel integrierte Flügelzellenpumpen verwendet. Mit der Weiterbildung der An­ sprüche 24 bis 32 gelingt es, die Versorgung der Hauptstufe bei Verringerung des Teileaufwands zu verbessern und die Vorrichtung energetisch weiter zu optimieren.

Entsprechend dieser Weiterbildung wird die zyklische Bewegung der Verdrängerelementanordnung zu Vorförderzwecken herangezogen, wobei sich als besonderer zusätzlicher Vor­ teil ergibt, daß die Phasenverschiebung zwischen Vorförder­ pumpe und Hochdruckpumpe automatisch eliminiert wird.

Dabei kann die Montage der Radialkolbenpumpe einfach gehalten werden. Durch eine verminderte Anzahl von Bautei­ len können die Herstellungskosten verringert werden.

In der Radialkolbenpumpe nach Anspruch 24 bis 31 arbei­ tet die Stabilisierungsvorrichtung gleichzeitig als Vorför­ derpumpe, wobei nur geringe konstruktive Änderungen nötig sind, um von der Radialkolbenpumpe mit Stabilisierungsvor­ richtung zur Radialkolbenpumpe mit Stabilisierungsvorrich­ tung und Vorförderpumpe zu gelangen. Durch diese Maßnahmen werden sowohl die Montage der Pumpe vereinfacht als auch die Herstellungskosten verringert. Ferner ist bei diesen Ausführungsbeispielen das Anlaufverhalten bei der Start­ drehzahl verbessert, da auch die Vorförderpumpe nach dem Kolben-Verdrängerprinzip arbeitet. Darüber hinaus ist eine bessere Synchronisation zwischen Vorförderpumpe und Hoch­ druckpumpe möglich, da die Pumpfrequenzen in Phase liegen. Das antriebsseitige Wellenende kann mit höherer Variabili­ tät ausgebildet werden, weil der Lagerdurchmesser keinen Einschränkungen mehr unterworfen ist. Ferner kann die Pumpe um die Länge der Flügelzellenpumpe kürzer gestaltet werden.

Mit den Merkmalen der Ansprüche 25 und 30 erhält die Stabilisierungsvorrichtung in der konkreten Ausgestaltung der vorhergehenden Ansprüche durch das einfache Hinzufügen einer Schlitzsteuerungseinrichtung und eines Rückschlagven­ tils sowie eines Druckkanals und eines Saugkanals auf ein­ fache Weise die integrierte Vorförderfunktion. Durch die Schlitzsteuerung wird dabei die Druckaufbauphase optimiert.

Gemäß den Ansprüchen 25 bzw. 30 ist die Stützhülse auf des Außenoberfläche der Zylindereinsatzes bzw. in einer zum Kolben koaxialen Bohrung im Pumpengehäuse vorgesehen. Da­ durch wird ein stabiler Pumpenbetrieb gewährleistet.

Die Weiterbildung nach den Ansprüchen 26 und 27 betref­ fen zwei Varianten für die Schlitzsteuerungseinrichtung. Dabei können die Schlitze entweder in der Stützhülse oder in der Dichthülse vorgesehen sein. Mit diesen Schlitzen wird eine gedrosselte Fluidströmung abgesichert. Wenn die Stützhülse mit ihrem Außendurchmesser im Gehäuse geführt wird, können die auftretenden Teilvolumenströme direkt im Gehäuse über Rückschlagventile zusammengeführt werden (Fig. 9), was den Aufbau zusätzlich vereinfacht. Andern­ falls wird ein Zusatzelement in Form einer Dichthülse ver­ wendet, um den Volumenstrom aus der ringförmigen Verdrän­ gerkammer in das Gehäuse zu überführen.

Mit der Variante nach Anspruch 27 ergibt sich als be­ sonderer Vorteil, daß die Dichtlänge größer gehalten werden kann.

Um das Rückschlagventil platzsparend anzuordnen wird nach Anspruch 28 eine Blechzunge einer Flachdichtung aus Blech als Rückschlagventil verwendet. Eine weitere raumspa­ rende Anordnung des Rückschlagventils besteht in der Inte­ gration in eine Andrückschraube des Stützrings eines Druck­ kammereinsatzes. Der Stützring ist dabei besonders vorteil­ haft, da dieser unabhängig vom Zylindereinsatz positionier­ bar ist. Somit können statische Überbestimmungen der Pum­ penmechanik im Bereich des Zylindereinsatzes wirkungsvoll vermieden werden.

Die Weiterbildungen der Vorrichtung nach den Ansprüchen 31 und 32 haben den Vorteil, daß eine Feder für einen aus­ reichenden Anpreßdruck des Kolbens an den Exzenterring sorgt. Die dort verwendete Ausgestaltung der Schlitzsteue­ rungsvorrichtung kann durch besonders geringfügige kon­ struktive Änderungen einer bestehenden Pumpenkonstruktion realisiert werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der übri­ gen Unteransprüche.

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematisierten Schnitt einer Radial­ kolbenpumpe mit drei Radialkolben und einer ersten Ausfüh­ rungsform der Vorrichtung zur Stabilisierung des Exzenter­ rings;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht einer Ra­ dialkolbenpumpe gemäß einer Variante der Ausgestaltung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine schematisierte Schnittansicht (Längsschnitt) einer dritten Ausführungsform der Radialkol­ benpumpe mit einer weiteren Variante der Vorrichtung zur Stabilisierung des Exzenterrings;

Fig. 4 in vergrößerter Darstellung eine Einzelheit der Ausgestaltung nach Fig. 3;

Fig. 5 in einer der Fig. 1 ähnlichen Darstellung eine weitere Variante der Radialkolbenpumpe mit einer modi­ fizierten Vorrichtung der Stabilisierungsvorrichtung für den Exzenterring;

Fig. 6 in einer der Fig. 4 ähnlichen Darstellung eine weitere Variante der Radialkolbenpumpe mit einer modi­ fizierten Version der Vorrichtung zur Stabilisierung des Exzenterrings;

Fig. 7 einen vergrößerten Teilschnitt - ähnlich der Darstellung gemäß Fig. 6 - zur Erläuterung einer weiteren Variante der Vorrichtung zur Stabilisierung des Exzenter­ rings einer Radialkolbenpumpe;

Fig. 8 eine Schnittdarstellung einer Variante der Vor­ richtung zur Stabilisierung des Exzenterrings einer Radial­ kolbenpumpe, mit der zusätzlich die Funktion einer Vorför­ derpumpe erfüllt wird;

Fig. 9 einen vergrößerten Teilschnitt zur Erläuterung einer weiteren Variante der Vorrichtung zur Stabilisierung des Exzenterrings einer Radialkolbenpumpe, bei der zusätz­ lich die Funktion einer Vorförderpumpe ausgeführt wird; und

die Fig. 10 und 11 Schnittdarstellungen von Abwandlun­ gen von der in Fig. 8 dargestellten Vorrichtung.

In Fig. 1 ist mit den Bezugszeichen 10 ein Pumpenge­ häuse bezeichnet, in dem drei in gleichmäßigem Umfangsab­ stand zueinander stehende Radialkolben-/Zylinderanordnungen aufgenommen sind, die mit einer zentralen Pumpenwelle, d. h. genauer gesagt mit einem Exzenterabschnitt 12 der Pumpen­ welle zusammenwirken. Mit 11 ist die Achse der Pumpenwelle bezeichnet, während mit 13 das Zentrum des Exzenterab­ schnitts 12 bezeichnet ist, die um das Maß E zur Achse 11 versetzt ist. Auf dem Exzenterabschnitt 12 ist drehbar ein Exzenterring 14 gelagert, der auf seiner Außenseite eine der Anzahl der Kolben-/Zylinderanordnungen entsprechende Anzahl von abgeflachten Stützflächen 16 hat.

Auf den Stützflächen 16 stützt sich jeweils ein Gleit­ schuh 18 ab, der mittels eines Klammerelements 20 axial fest und verliersicher mit dem zugehörigen Pumpenkolben 22 verbunden ist. Der Pumpenkolben 22 sitzt außerdem radial zentriert im Gleitschuh 18, der somit mit seiner Kontakt­ fläche 23 senkrecht zur Kolbenachse 24 ausgerichtet bleibt.

Die Kolbenachse 24 verläuft im wesentlichen radial zur Pumpenwelle, wobei die Ausrichtung durch einen Zylinderein­ satz 26 vorgegeben ist, der in einer entsprechenden Ausneh­ mung 25 des Pumpengehäuses 10 aufgenommen und mittels eines Schraubdeckels 28 darin fixiert ist. Mit der Innenbohrung des zugeordneten Zylindereinsatzes definiert der Pumpenkol­ ben 22 eine Pumpenkammer 30, welche über ein als Rück­ schlagventil ausgebildetes Saugventil 31 mit Druckfluid speisbar ist, das unter einem Versorgungsdruck P steht. An­ dererseits geht von der Pumpenkammer 30 ein Stichkanal 32 aus, der zu einem ebenfalls als Rückschlagventil gestalte­ ten Druckventil 33 geführt ist, welches im Pumpengehäuse 10 aufgenommen und mit einer gemeinsamen Hochdruckleitung 34 in Verbindung steht in der der Hochdruck P₁ herrscht. Die gemeinsame Hochdruckleitung 34 bildet beispielsweise die sogenannte "Common-Rail" eines Kraftstoff-Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine.

Mit dem Bezugszeichen 35 ist eine Rückholfeder bezeich­ net, die als Druckfeder ausgebildet ist und sich einerseits an einem Kopfabschnitt des Zylindereinsatzes 26 und ande­ rerseits am Klammerelement 20 abstützt, so daß der zugehö­ rige Pumpenkolben 22 bei Bewegung des Exzenterabschnitts 12 seinen Saughub ausführen kann.

Fig. 1 zeigt den oberen Kolben in der oberen Totpunkt­ lage, d. h. in dem Zustand, in dem die Pumpenkammer 30 das minimale Volumen einnimmt. Bei einer Weiterbewegung des Ex­ zenterabschnitts 12 folgt der Pumpenkolben 22 unter Einwir­ kung der Druckfeder 35 der Bewegung des Exzenterrings 14, der parallel zu sich selbst auf einer Kreisbahn mit dem Ra­ dius E verschoben wird, wodurch sich die Pumpenkammer 22 vergrößert und Druckfluid durch eine Axialbohrung 36 ange­ saugt wird.

Solange die Druckfluidversorgung unter dem Versorgungs­ druck P ausreichend groß ist, um die Pumpenkammer 30 voll­ ständig zu füllen, reichen die Kräfte der Federn 35 und die Druckkraft desjenigen Pumpenkolbens 22 _*, der sich in der Verdichtungsphase befindet, aus, um den Exzenterring 14 in der gezeigten Position zu stabilisieren. Radialkolbenpumpen der gezeigten Art sind jedoch häufig saugdrosselgeregelt, d. h., der Druck P₁ wird durch eine veränderbare Saugdrossel derart eingeregelt, daß die einzelnen Kolben jeweils nur soviel Druckfluid in den Hochdruckbereich verdrängen, wie zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Druckniveaus benö­ tigt wird. Dies bedeutet, daß in solchen Betriebszuständen eine Unterversorgung der betreffenden Druckkammern 30 auf­ tritt, so daß die Kraft der Druckfeder 35 nicht mehr aus­ reicht, um den Pumpenkolben 22 gegen den in der Pumpenkam­ mer sich aufbauenden Unterdruck radial nach innen zu ver­ schieben. Auch die Pumpenkammer 30 _* baut in einem solchen Betriebszustand den Hochdruck entweder gar nicht oder mit einer solchen zeitlichen Verzögerung auf, daß die radial nach innen gerichtete Kolbenkraft zur Stabilisierung des Exzenterrings 14 nicht wirksam genutzt werden kann. Diese Betriebszustände sind insbesondere bei hohen Drehzahlen nachteilig, weil sie zu Dreh-/Kippschwingungen des Exzen­ terrings 14 führen können.

Um derartige Schwingungen auszuschließen, besitzt die Radialkolbenpumpe gemäß Fig. 1 eine Vorrichtung zur Stabi­ lisierung des Exzenterrings in Form einer hydraulischen Verdrängerelementanordnung, mit der der Exzenterring 14 in jeder Bewegungsphase der Pumpe durch aktive Druckbeauf­ schlagung der Verdrängerelementanordnung stabilisiert wird.

Im einzelnen ist ein tassenförmiger Kolben 40 vorgesehen, der sich mit seinem Boden 42 an einer zugeordneten ebenen Stabilisierungsfläche 44 des Exzenterrings 14 flächig ab­ stützt. Der tassenförmige Kolben 40 ist in einer Radialboh­ rung 46 des Pumpengehäuses 10 gleitbeweglich geführt und definiert in seinem Inneren und im Zusammenwirken mit der Radialbohrung 46 einen Druckraum 48, der über zumindest ei­ nen Axialkanal 47 in einer Verschlußschraube 50 mit einem Druckfluidsystem unter dem Druck P2 in Verbindung steht. Der Innendurchmesser D40 und der Druck im Druckraum 48 be­ stimmen die radiale Druckkraft F_R, mit der der tassenför­ mige Kolben 40 ständig gegen die Stabilisierungsfläche 44 des Exzenterrings 14 gedrückt wird, wodurch letzterer unab­ hängig von den Druckverhältnissen und von der Fluidversor­ gung der Pumpenkammern 30, 30 _* in der gezeigten Position gehalten wird.

Das Druckniveau P2 kann auf einem konstanten Wert ge­ halten werden. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, diesen Druck P2 in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Ra­ dialkolbenpumpe so zu optimieren, daß der Stabilisierungs­ effekt für den Exzenterring 14 in erster Linie dann bereit­ gestellt wird, wenn dies beispielsweise in einem bestimmten Drehzahlbereich oder aber beim Abschalten eines oder aller Pumpenkolben vordringlich ist. Durch geeignete Dimensionie­ rung des zumindest einen Axialkanals 47 kann der Druck im Druckraum 48 sogar zyklisch angehoben werden, in dem der Drosseleffekt des Axialkanals 47 genutzt wird.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist der tassen­ förmige Kolben 40 zusätzlich durch eine Druckfeder 49 ra­ dial nach innen vorgespannt. Die Druckfeder 49 ist im inne­ ren des tassenförmigen Kolbens 40 aufgenommen und stützt sich auf der Unterseite der Verschlußschraube 50 ab. Die Druckfeder 49 hat nicht nur eine die Radialkraft erhöhende Wirkung, sondern sie sorgt bei einem kompletten Druckaus­ fall im Drucksystem mit dem Druck P2 dafür, daß der Exzen­ terring 14 stabilisiert bleibt.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 1 lediglich dadurch, daß anstel­ le eines einzigen tassenförmigen Kolbens mehrere derartiger Kolben 140-1 bis 140-3 vorgesehen sind, die mit separaten Stabilisierungsflächen 144 am Exzenterring 114 in flächigem Anlagekontakt stehen. Mit dieser Variante ist sicherge­ stellt, daß in jeder Bewegungsphase des Exzenterabschnitts 112 wenigstens ein tassenförmiger Kolben 140 radial nach außen bewegt wird, so daß die damit einhergehende Verklei­ nerung des Druckraums 148 im Zusammenwirken mit der Dros­ selfunktion des Axialkanals 147 zur Anhebung der Stabili­ sierungskraft FR nutzbar ist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 befindet sich der Kolben 140-3 in dieser Phase, so daß sich im Druckraum 148-3 ein erhöhter Stabilisierungs­ druck aufbauen kann, der zusätzlich zur Stabilisierung des Exzenterrings 114 nutzbar ist.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die Vorrichtung zur Stabilisierung des Exzenterrings von einer zusätzlichen Einrichtung bereitgestellt. Im fol­ genden werden Varianten beschrieben, bei denen die Vorrich­ tung zur Stabilisierung des Exzenterrings in die Kolben- /Zylinderanordnung der Radialkolbenpumpe integriert ist. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden im folgenden für diejenigen Komponenten, die den Bauteilen der zuvor be­ schriebenen Ausführungsbeispiele entsprechen bzw. ver­ gleichbar sind, mit ähnlichen Bezugszeichen versehen, denen jedoch eine "2" (Fig. 3 und 4), eine "3" (Fig. 5), eine "4" (Fig. 6) bzw. eine "5" (Fig. 7) vorangestellt ist.

Fig. 3 zeigt eine Radialkolbenpumpe mit mehreren - beispielsweise 3 bis 5 - Zylindereinsätzen 226, die in ge­ stuften Radialbohrungen 225 mit im wesentlichen radialer Ausrichtung im Pumpengehäuse 210 aufgenommen sind. Auf den Exzenterabschnitt 212 ist über eine Gleitbeschichtung 252 der Exzenterring 214 drehbar gelagert, auf dem sich die Ra­ dialkolben 222 über jeweils einen Gleitschuh 218 abstützen. Im Bereich der Pumpenkammer 230, des Saugventils und des Druckventils ergeben sich keine Unterschiede zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, so daß auf eine nähere Beschreibung dieser Details verzichtet werden kann. Unter­ schiedlich ist die Art und Weise, wie der Exzenterring 214 in jeder Bewegungsphase der Radialkolbenpumpe gegen Dreh- /Kippschwingungen stabilisiert wird. Zur Erläuterung der Stabilisierungsvorrichtung wird auf die Fig. 4 Bezug ge­ nommen, die sich von der Ausgestaltung nach Fig. 3 ledig­ lich dadurch unterscheidet, daß das Druckventil nicht im Pumpengehäuse 210, sondern im Zylindereinsatz 226 aufgenom­ men ist.

Jeder Pumpenkolben 222 ist im Bereich seines radial in­ neren Endabschnitts axial fest mit einem tellerförmigen Element 254 verbunden, so daß es sich zusammen mit dem Kol­ ben 222 und dem Gleitschuh 218 bewegt. Das tellerförmige Element 254 liegt an einer Innenschulter 256 einer Stütz­ hülse 258 an, die mit einem ersten Abschnitt mit Gleitpas­ sung an einer zylindrischen Außenfläche 259 des Zylinder­ einsatzes 226 axial beweglich geführt ist und mit einem weiteren Abschnitt den Gleitschuh 218 radial einfaßt und sich an der Stützfläche 216 des Exzenterrings 214 abstützt. Der axial beweglich am Zylindereinsatz 226 geführte Ab­ schnitt der Stützhülse 258 weist zumindest einen Radial­ durchbruch 260 auf, der in der in den Fig. 3 und 4 ge­ zeigten Stellung vom Zylindereinsatz 226 verschlossen ist. Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Stellung des Kolbens 222 und damit der Stützhülse 258 ist die obere Totpunkt­ lage, d. h. die Stellung, in der die Pumpenkammer 230 das kleinste Volumen einnimmt. In einer um den Phasenwinkel von 180° verschobenen Stellung des Exzenterabschnitts 212, in der die Pumpenkammer 230 das maximale Volumen hat, ist der Kolben 222 und damit die Stützhülse 258 radial soweit nach innen verschoben, daß der zumindest eine Radialdurchbruch 260 die radial innen liegenden Stirnseite 262 des Zylinder­ einsatzes 226 erreicht, so daß eine Druckfluidkammer 264 zwischen der Stirnseite 262 des Zylindereinsatzes 226 und dem tellerförmigen Element 254 mit Druckfluid aus einem Raum 266 füllbar ist. Das Druckfluid in diesem Raum steht regelmäßig unter einem sehr geringen Überdruck.

Mit dem Bezugszeichen 26P ist zumindest eine Axialboh­ rung bzw. ein Axialdurchbruch im tellerförmigen Element 254 und mit dem Bezugszeichen 270 ist ein Radialkanal bezeich­ net, der die Rückseite des tellerförmigen Elements 254 mit einem Raum 267 verbindet, in dem im wesentlichen derselbe Druck wie im Raum 266 herrscht. Die Kanäle 268 und 270 sind somit Bestandteil einer Drosselanordnung, über die das in der Druckfluidkammer 264 gefangenen Druckfluid verdrängt werden kann, wenn die Stützhülse 258 im Verdichtungshub des Kolbens 222 gegen die Kraft der Rückholfeder 235, welche sich an einer Schulter 272 der Stützhülse 258 abstützt, ra­ dial nach außen bewegt wird. Dabei ergibt sich folgende Funktionsweise:
Zu Beginn der radial nach außen gerichteten Bewegung der Stützhülse 258 bleibt die Verbindung zwischen dem Raum 266 und der Druckfluidkammer 264 noch geöffnet. Der Radial­ durchbruch 260 wird jedoch mit zunehmender Radialverschie­ bung nach außen immer weiter und schließlich ganz geschlos­ sen, so daß das in der Druckfluidkammer 264 eingefangene Druckfluid durch die fortgesetzte Bewegung des tellerförmi­ gen Elements 254 unter Druck gesetzt wird. Der Druckanstieg in der Druckfluidkammer 264 und damit die vom Gleitschuh 218 auf dem Exzenterring 214 ausgeübte Stabilisierungskraft ist abhängig von der Geschwindigkeit, mit der die Stütz­ hülse 258 radial nach außen bewegt wird, d. h. geschwindig­ keitsabhängig. Durch geeignete Gestaltung bzw. Anpassung der Kanäle 268 und 270 kann die Stabilisierungsfunktion energetisch optimiert werden, so daß die stabilisierende Funktion in einem bestimmten Drehzahlband, in der es auf die Stabilisierung besonders ankommt, am höchsten gehalten wird. In jedem Fall sollte die Anordnung so getroffen sein, daß der Staudruck in der Druckfluidkammer 264 abgebaut ist, wenn der Hauptkompressionsdruck vom Kolben 222 in der Pum­ penkammer 230 aufgebaut wird.

Da sich bei mehreren Radialkolben 222 und damit bei mehreren über den Umfang gleichmäßig verteilten tellerför­ migen Elementen 254 immer eine Druckfluidkammer 264 in ei­ nem Zustand befindet, in dem diese Kammer verkleinert wird, so daß sich über die Drosseln 268, 270 ein Stabilisierungs­ druck aufbaut, kann der Exzenterring 218 unabhängig von den Druckverhältnissen in der Pumpenkammer 230 positiv stabili­ siert werden und Dreh-/Kippschwingungen des Exzenterrings werden dadurch wirksam vermieden.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4 durch die Ge­ staltung des tellerförmigen Elements 354 und der Stützhülse 358. Entsprechend dieser Ausführungsform stützt sich die Stützhülse 358 mit ihrer Stirnseite 374 am tellerförmigen Element 354 derart ab, daß zwischen den Kontaktflächen zu­ mindest ein Drosselkanal verbleibt. Das tellerförmige Ele­ ment 354 ist im Zentrum mit dem Pumpenkolben 322 verbunden und hält mit Abschnitten 355 den Gleitschuh 318 klammerar­ tig fest. Erneut ist die Stützhülse 358 mit zumindest einem radialen Durchbruch 360 im Führungskragen ausgestattet, so daß die Druckfluidkammer 364 im Bereich des unteren Tot­ punkts der Stützhülse 358 und damit des Kolbens 322 mit Druckfluid füllbar ist, welches dann über eine Drosselka­ nalanordnung zwischen der Stirnfläche 374 der Stützhülse 358 und dem tellerförmigen Element 354 in die Umgebung ver­ drängbar ist, wodurch eine radial nach innen gerichtete Stabilisierungskraft auf den Exzenterring 314 aufgebaut werden kann.

Im folgenden wird die Ausführungsform gemäß Fig. 6 be­ schrieben, wobei wiederum für diejenigen Elemente, die den Komponenten der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele entsprechen, ähnliche Bezugszeichen verwendet werden, denen eine "4" vorangestellt ist.

Abgesehen davon, daß bei dieser Ausführungsform das Saugventil 431 mit radialer Ausrichtung in dem Zylinderein­ satz 426 integriert ist, der sich in weiterer Abweichung über einen Stützring 476 an einer Schulter des Pumpengehäu­ ses 410 abstützt, ist auch das tellerförmige Element 454 anders gestaltet. Im einzelnen wird das tellerförmige Ele­ ment von einer Ringscheibe gebildet, an die ein Axialkragen 456 angeformt ist, über den eine axial feste Verbindung zum Kolben 422 hergestellt ist. Zwischen der Stirnseite 474 des Zylindereinsatzes 426 und dem tellerförmigen Element 454 ist zumindest ein Radialkanal 478 ausgebildet, der in einen Radialkanal 480 in der Stützhülse 458 mündet. Der Radialka­ nal 480 steht unter dem gleichen Druck wie der Raum 466, aus dem über den zumindest einen Radialdurchbruch 460 Druckfluid in den Druckfluidraum zwischen der Stirnseite 474 und dem tellerförmigen Element 454 strömen kann, wenn die Stützhülse 458 ihre innere Totpunktlage eingenommen hat, und zwar spätestens zu diesem Zeitpunkt. Auch bei die­ ser Ausführungsform folgt die Stützhülse 458 der Bewegung des Exzenterrings 414 unter Einwirkung der Druckfeder 435, die sich an einer Radialschulter 472 der Stützhülse 458 ab­ stützt, d. h. oberhalb eines Kragenabschnitts 482, mit dem der Gleitschuh 418 eingefaßt ist.

Mit dem Bezugszeichen 484 sind elastische Spannstifte bezeichnet, mit denen der Gleitschuh 418 mit der Stützhülse 458 einerseits und mit dem tellerförmigen Element 454 und dem Kolben 422 andererseits elastisch und spielfrei zusam­ mengespannt werden kann, so daß Relativbewegungen dieser Komponenten zueinander und damit frühzeitiger Verschleiß in diesen Bereichen ausgeschlossen werden können.

In der inneren Totpunktlage wird auch bei dieser Aus­ führungsform zwischen der Stirnseite 474 des Zylinderein­ satzes 426 und der Oberseite des tellerförmigen Elements 454 eine Druckfluidkammer 464 begrenzt, auf der nach Ver­ schließen des Radialdurchbruchs 460 Druckfluid durch den Radialdurchbruch 480 und später durch den zumindest einen Radialkanal 478 verdrängbar ist, wodurch sich in der Druck­ fluidkammer 464 geschwindigkeitsabhängig ein den Exzenter­ ring 414 stabilisierender Druck aufbaut. Durch geeignete Gestaltung der Drosselkanäle und insbesondere des Radialka­ nals 480 läßt sich die Stabilisierungskraft zur energeti­ schen Optimierung der den Exzenterring stabilisierenden Einrichtung so steuern, daß sie in ausgewählten Betriebszu­ ständen, beispielsweise in einem bestimmten Zentralspektrum mit größter Wirkung arbeitet.

Schließlich wird anhand der Fig. 7 eine weitere Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Stabili­ sierung des Exzenterrings beschrieben. Dem Bezugszeichen dieser Figur sind - soweit sie vergleichbare Elemente wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen kennzeich­ nen - eine "5" vorangestellt.

Die Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, daß die Stützhülse 558 hier nicht am Kolbeneinsatz 526, sondern in einer Führungsbohrung 515 des Pumpengehäu­ ses 510 geführt ist. Die Druckfluidkammer ist mit 564 be­ zeichnet und sie befindet sich oberhalb des Gleitschuhs 518 in dem Raum, in dem die Rückholfeder 535 untergebracht ist, welche sich am Kopfabschnitt des Zylindereinsatzes 526 ei­ nerseits und an einem Mitnehmerteller bzw. einer Stütz­ scheibe 554 andererseits abstützt, welche axial fest mit dem Kolben 522 verbunden ist. Das tellerförmige Element der hydraulischen Verdrängerelementanordnung wird hier vom Gleitschuh 518 gebildet.

Zwischen der Stützscheibe 554 und der Innenwandung 584 verbleibt ein kreisringförmiger Spalt 586, der in der ge­ zeigten oberen Totpunktlage des Kolbens 522 und damit der Stützhülse 558 im Bereich eines Radialdurchbruchs 588 der Stützhülse 558 zu liegen kommt. Der Radialdurchbruch 588 steht in Strömungsmittelverbindung mit einer Kammer 567, in der wiederum ein geringer Überdruck bzw. Umgebungsdruck herrscht.

Die Stützhülse 558 hat - wie die Stützhülsen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele - zumindest einen weite­ ren Radialdurchbruch 560, über den bei Erreichen der Steu­ erkante 590 die Druckfluidkammer 264 schnell mit Druckfluid aus dem Raum 567 füllbar ist. Ferner hat die Stützhülse 558 einen Ringkragen 592, mit dem der Gleitschuh 518 hinter­ griffen wird. Auf diese Weise kann der Gleitschuh 518, wenn er durch den Kolben 522 radial nach innen bewegt wird, die Stützhülse 558 mitnehmen. Die Wirkungsweise der Stabilisie­ rungsvorrichtung für den Exzenterring 514 ist wie folgt:
Fig. 7 zeigt den Kolben 522 in der oberen Tot­ punktstellung. Unter Einwirkung der Feder 535 folgt der Gleitschuh 518 der Stützfläche 516 des Exzenterrings 514, wenn sich der Exzenterabschnitt bewegt. Die Druckfluidkam­ mer 567 vergrößert sich, während Druckfluid aus dem Raum 567 über den Radialdurchbruch 588 und den Ringspalt 586 einströmt. Schließlich wird im Bereich der unteren Tot­ punktlage der zumindest eine Radialdurchbruch 560 aufge­ steuert, so daß die Druckfluidkammer 567 vollständig mit Druckfluid gefüllt wird. Wenn sich die Stützfläche 516 ra­ dial nach außen verschiebt, wird die Stützhülse 558 mitbe­ wegt und die Steuerkante 590 wird allmählich geschlossen. Das in der Druckfluidkammer 564 oberhalb des Gleitschuhs 518 gefangene Druckfluid wird nun bei Weiterbewegung der Stützhülse 558 radial nach außen unter Druck gesetzt, weil dieses Druckfluid nur über den radialen Durchbruch 588, d. h. gedrosselt abströmen kann. Der Staudruck in der Druck­ fluidkammer 564 wirkt auf den Gleitschuh 518, der somit mit einer geschwindigkeitsabhängigen radialen Vorspannkraft ge­ gen die abgeflachte Stützfläche 516 des Exzenterrings 514 gedrückt wird, wodurch letzterer stabilisiert werden kann. Denn bei mehreren, über den Umfang gleichmäßig verteilten Radialkolben und damit mit mehreren über den Umfang gleich­ mäßig verteilten Stabilisierungsvorrichtungen für den Ex­ zenterring, befindet sich stets eine Druckfluidkammer 564 in einer Phase, in das Volumen verkleinert wird, so daß die Stabilisierungskraft auf den Exzenterring ausgeübt werden kann.

In den Ausführungsformen der Fig. 8 bis 11 kann die Kombination aus Stützhülse und Zylindereinsatz zusammen mit einer Schlitzsteuerungseinrichtung und einem Rückschlagven­ til die Funktion einer Vorförderpumpe für die Radialkolben­ pumpe ausführen. Bei der nachfolgenden Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele werden die Komponenten, die den Bau­ teilen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel entspre­ chen bzw. mit diesen vergleichbar sind, wiederum mit ähn­ lichen Bezugszeichen versehen, denen jedoch eine "6" (Fig. 8), eine "7" (Fig. 9), eine "8" (Fig. 10) und eine "9" (Fig. 11) vorangestellt ist.

Die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform mit Stabilisie­ rungsvorrichtung und Vorförderpumpe hat einen ähnlichen Aufbau wie die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung. Jedoch ist in der Ausführungsform von Fig. 8 keine Drosselbohrung ana­ log der Bohrung 480 von Fig. 6 vorgesehen. Das Fluid wird in dieser Ausführungsform über einen Saugkanal 632 zuge­ führt und über einen Druckkanal 637 aus dem Raum 666 und der Druckfluidkammer 664 abgegeben. Ein nicht näher darge­ stelltes Rückschlagventil im Druckkanal 637 oder ein ande­ res Sperrventil stellt sicher, daß ein bestimmter Druck in der Druckfluidkammer herrscht und somit der Exzenterring 614 stabilisiert wird.

An der Unterseite des Stützrings 676 ist eine Dichthül­ se 638 angeordnet, die in Axialrichtung verlaufende Schlit­ ze 639 hat, die im Zusammenwirken mit dem Stützhülsenende 659 in Abhängigkeit von der Kolbenposition die Fluidströ­ mung vom Saugkanal 636 zum Druckkanal 637 gestatten oder unterbrechen.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig. 8 darge­ stellten Radialkolbenpumpe beschrieben:
Wenn der Kolben 622 zusammen mit der Stützhülse 658 von dem in Fig. 8 gezeigten oberen Totpunkt aus auf dem Exzen­ terring 614 über die Feder 635 zu seinem unteren Totpunkt hin bewegt wird, wird über den Saugkanal 632 Fluid ange­ saugt. Dieses gelangt in den Raum 666. Öffnet sich nun zwi­ schen dem Radialdurchbruch 660 und der Stirnfläche 674 ein schmaler Spalt, so gelangt Fluid ebenfalls in die Druck­ fluidkammer 664. Die Dichthülse 638 befindet sich zu diesem Zeitpunkt dem Stützhülsenende 659, das dem Gleitschuh 614 abgewandt ist, gegenüber. Bei weiterer Bewegung des Kolbens 622 zum unteren Totpunkt hin gelangt Fluid über den Schlitz 639 in den Raum 690 radial außerhalb des Stützhülsenendes 659, wobei das Rückschlagventil im Druckkanal 637 geschlos­ sen ist.

Im unteren Totpunkt haben Raum 666, der Raum 690 und die Druckfluidkammer 664 ihr maximales Volumen.

Wird nun der Kolben 622 der Radialkolbenpumpe vom unte­ ren zum oberen Totpunkt hin bewegt, so verdrängt der Stütz­ kolben 658 das im Raum 690 vorhandene Fluid in den Druckka­ nal 637, wobei die Gestaltung der Schlitze diesen Effekt unterstützen kann, und öffnet bei einem bestimmten Betrag, der von der Federkraft des Rückschlagventils bestimmt wird, die Verbindung zum Saugventil des Pumpenabschnitts mit Ra­ dialkolbenfunktion. Das im Raum 666 vorhandene Fluid wird durch die Verdrängerbewegung des hydraulischen Verdränger­ elements 654 unter Druck gesetzt (Radialbohrung offen) und gelangt im Anschluß zusammen mit den in der Druckfluidkam­ mer 664 vorhandenen Fluid über eine Drosselungseinrichtung, die von den Schlitzen 639 in der Dichthülse 638 und durch das Stützhülsenende 659 gebildet wird, in den Raum 690. Dieses Fluid wird über den Druckkanal 637 dem Saugventil des Pumpenabschnitts mit Radialkolbenfunktion zugeführt. Die Anordnung der Schlitze 639 bestimmt dabei die Befül­ lungs- und Fluidabgabezeitpunkte sowie den Stabilisierungs­ druck für den Exzenterring.

Schließlich wenn der Radialdurchbruch 660 geschlossen ist, wird das Fluid in der Druckfluidkammer komprimiert und ein erhöhter Druck auf den Exzenterring 614 ausgeübt, was den Exzenterring am Platz hält und eine Verschiebung von diesem verhindert. Gelangt der oberste Abschnitt in Fig. 8 vom Stützhülsenende an den in Radialrichtung auswärts lie­ genden Abschnitt der Schlitze 639 in der Dichthülse 638, so wird die Fluidverbindung zwischen dem Saugkanal 632 und dem Druckkanal 637 unterbrochen. Das Stützkolbenende schiebt jedoch das im Raum 690 vorhandene Fluid aus diesem Raum heraus, woraufhin die Vorförderung abgeschlossen wird.

Durch das Rückschlagventil wird sichergestellt, daß erst ein bestimmter Druck in Raum 666 vorliegen muß, bevor eine Fluidabgabe erfolgt.

In ähnlicher Weise läßt sich aus der Vorrichtung von Fig. 7 eine Ausführungsform mit integrierter Vorförderpumpe abwandeln. Dies ist in Fig. 9 gezeigt. Die Vorrichtungen der letztgenannten zwei Figuren unterscheiden sich darin, daß bei der in Fig. 9 gezeigten Vorrichtung der Radial­ durchbruch 588 fehlt und daß statt dessen ein Saugkanal so­ wie ein Druckkanal mit Rückschlagventil vorgesehen sind.

Der Radialdurchbruch 760 und eine Steuerkante 590 bil­ den bei der Vorrichtung in Fig. 9 eine Schlitzsteuerungs­ vorrichtung, mit der die Fluidverbindung zwischen dem Saug­ kanal und dem Druckkanal unterbrochen bzw. gestattet wird. Eine Drosselungsvorrichtung analog dem Stützhülsenende 659 zusammen mit der Dichthülse 638 ist in diesem Ausführungs­ beispiel nicht vorgesehen. Doch sichert die Federkraft des Rückschlagventils 791 ab, daß bei der Bewegung des Kolben 722 von unteren zum oberen Totpunkt ein bestimmter Druck in der Druckfluidkammer 764 vorliegt, bevor die Fluidverbin­ dung zwischen dem Druckkanal der Vorförderpumpe und dem Sauganschluß des Pumpenabschnitts mit Radialkolbenfunktion freigegeben wird.

In den Fig. 10 und 11 sind weitere Ausführungsbeispiele für eine Radialkolbenpumpenvorrichtung mit Stabilisierungs­ vorrichtung und Vorförderpumpe, die dem Ausführungsbeispiel von Fig. 8 ähnlich sind, dargestellt.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 10 unterscheidet sich von der aus Fig. 8 darin, daß in Fig. 10 Schlitze 861 an der Stützhülse ausgebildet sind und die Dichthülse 838 keine Schlitze aufweist. Der Aufbau und die Funktion der Vorrich­ tung aus Fig. 10 entsprechen ansonsten dem Aufbau und der Funktion von der aus Fig. 8. Ein Vorteil dieser Ausfüh­ rungsform liegt darin, daß im Druckhub größere Dichtlängen realisiert werden können.

Die Vorrichtung in Fig. 11 zeigt eine beispielhafte Realisierung des Rückschlagventils. Wenn im Pumpengehäuse eine Trennfuge an der Flanschseite vorgesehen ist, ist es vorteilhaft, die Flachdichtung am Flansch auch als Rück­ schlagventil zu nutzen. Dabei können Blechzungen 993 an ei­ ner Flachdichtung 992 aus Blech vorgesehen sein. Durch diese Anordnung wird die Bauteilanzahl verringert und somit eine kostengünstigere Pumpe erhalten.

Ferner ist es auch möglich, bei nicht vorhandener Ge­ häusetrennfuge das Rückschlagventil in die bereits vorgese­ hene Andrückschraube zu integrieren. Dieses ist beispiel­ haft in Fig. 8 gezeigt.

Selbstverständlich sind Abweichungen von den beschrie­ benen Ausführungsbeispielen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So können beispielsweise zu­ sätzliche Maßnahmen getroffen werden, um bereits während des sich Vergrößerns der Druckfluidkammer dafür zu sorgen, daß sich diese über die Drosselkanalanordnung mit Druck­ fluid füllt. Ferner kann es vorteilhaft sein, den Drossel­ querschnitt für die gedrosselte Verdrängung des Druckfluids aus der Druckfluidkammer in einem Niederdruckbereich verän­ derbar zu gestalten, um auf diese Weise die energetische Optimierung der Erzeugung der Stabilisierungskraft für un­ terschiedliche Drehzahlspektren sicherzustellen.

Die Erfindung schafft somit eine Vorrichtung zur Stabi­ lisierung des Exzenterrings einer Radialkolbenpumpe mit mehreren, von einer gemeinsamen Exzenterwelle angetriebenen Kolben, die jeweils in einem im Pumpengehäuse fixierten Zy­ lindereinsatz gleitbeweglich geführt sind und sich an abge­ flachten Stützflächen des Exzenterrings abstützen, der drehbar auf einem Exzenter der Exzenterwelle gelagert ist. Um in allen Betriebszuständen der Pumpe und damit insbeson­ dere in den Zuständen, in denen für die Pumpenkammern eine Unterversorgung vorliegt, zu verhindern, daß Dreh- /Kippschwingungen des Exzenterrings auftreten, ist eine hy­ draulische Verdrängerelementanordnung vorgesehen, mit der der Exzenterring in jeder Bewegungsphase der Pumpe durch aktive Druckbeaufschlagung der Verdrängerelementanordnung stabilisierbar ist.

Mit den Ausführungsbeispielen der Fig. 8 bis 11 wird eine Radialkolbenpumpe vorgesehen, in die eine Vorförder­ pumpe integriert ist und bei der ein stabilisierter Kon­ takt zwischen dem Kolben und dem Exzenterring möglich ist.

Claims (32)

1. Vorrichtung zur Stabilisierung des Exzenterrings ei­ ner Radialkolbenpumpe mit mehreren von einer gemein­ samen Exzenterwelle angetriebenen Kolben, die je­ weils in einem im Pumpengehäuse (10; 110; 210; 310; 410; 510) fixierten Zylindereinsatz (26; 226; 426; 526) gleitbeweglich geführt sind und sich an abgeflachten Stützflächen des Exzenterrings ab­ stützen, welcher drehbar auf einem Exzenter der Ex­ zenterwelle gelagert ist, mit zumindest einer Stützelementanordnung, die unabhängig von den Druck­ verhältnissen in der Pumpenkammer (30; 230; 430) ein sich am Pumpengehäuse abstützendes Stabilisierungsteil flächig gegen eine Stabilisierungsfläche des Exzenterrings vorspannt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung von Dreh-/Kippschwingungen des Exzenterrings (14; 114; 214; 314; 414; 514) im Saugdrosselbetrieb der Radialkolbenpumpe eine hydraulische Verdrängerelementanordnung (40; 140-1 bis 140-3; 254; 354; 454; 514) vorgesehen ist, mit der der Exzenterring in jeder Bewegungsphase der Pumpe durch aktive Druckbeaufschlagung der Verdrängerelementanordnung stabilisiert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerelementanordnung mindestens einen tassenartigen Kolben (40; 140-1 bis 140-3) hat, der sich mit seinem Boden (42) an einer zugeordneten Stabilisierungsfläche (44) des Exzenterrings (14; 114) abstützt und der innenseitig ständig mit Druck beaufschlagt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstabilisierung eine Feder-Druckkraft (49) parallelgeschaltet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Tassenkolben (40; 140-1 bis 140-3) eine Druckfeder (49; 149) aufgenommen ist, die sich an einer Verschlußschraube (50) abstützt, in der eine Öffnung (47) für die Zufuhr von unter Vorspanndruck (P2) stehendem Hydraulikmedium ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens drei hydrauli­ sche Verdrängerelemente (140-1 bis 140-3) vorgesehen sind, die mit gesonderten Stabilisierungsflächen (144-1 bis 144-3) zusammenwirken, welche im vorzugs­ weise gleichmäßigen Winkelabstand zueinander am Ex­ zenterring (114) ausgebildet sind (Fig. 2).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Verdrängerelementanordnung meh­ rere, verschiedenen im Winkelabstand zueinander ste­ henden Kolben zugeordnete tellerförmige Elemente (254; 354; 454; 554) aufweist, die mit dem radial innenliegenden Abschnitt des zugeordneten Kolbens (222; 322; 422; 522) verschiebesicher verbunden sind, in einer Druckkraftkette zur zugehörigen Stützfläche (216; 316; 416; 516) des Exzenterrings (214; 314; 414; 514) stehen und jeweils im Zusammen­ wirken mit dem betreffenden Zylindereinsatz (226; 326; 426; 526) und einer zusammen mit mit dem tel­ lerförmigen Element bewegbaren Stützhülse (258; 358; 458; 558) eine Druckfluidkammer (264; 364; 464; 564) begrenzen, aus der das darin gefangene Druckfluid ge­ drosselt verdrängbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützhülse (258; 358; 458; 558) einen Ra­ dialdurchbruch (260; 360; 460; 560) hat, über den die Druckfluidkammer (264; 364; 464; 564) im Bereich des unteren Totpunktes der Kolbenbewegung mit Fluid aus der Umgebung füllbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützhülse (258; 358; 458) auf der Außenoberfläche des Zylindereinsatzes (226; 326; 426) mit Passung geführt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützhülse (258; 358; 458) mittels einer Schrauben-Druckfeder (235; 335; 435) auf die Stütz­ fläche (216; 316; 416) des Exzenterrings (214; 314; 414) zu vorgespannt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stützhülse (358) sich am tellerförmigen Element (354) axial abstützt, und daß im Kontaktbe­ reich zwischen Stützhülse (358) und tellerförmigem Element (354) eine Drosselkanalanordnung ausgebildet ist (Fig. 5).

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützhülse (258; 458) sich am tellerförmigen Element (254; 454) axial abstützt und es mittels ei­ nes Kragens einfaßt, in dem zumindest eine Drossel­ bohrung (270; 480) ausgebildet ist (Fig. 4 und 6).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stützhülse (258; 458) einen Gleitschuh (218; 418) einfaßt, auf dem sich der zugeordnete Kolben (222; 428) abstützt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das tellerförmige Element (254) zumindest einen axialen Durchbruch (268) hat, mit dem eine gedrosselte Fluidverbindung zu einem Raum vor der Drosselbohrung (270) bereitgestellt ist (Fig. 4).

14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das teilerförmige Element (454) im wesentlichen flach auf dem Gleitschuh (418) aufliegt und im Zusammenwirken mit der axial gegenüberliegen­ den Stirnfläche (474) des Zylindereinsatzes (426) eine Drosselkanalanordnung (478) definiert, die in der oberen Totpunktlage des Kolbens (422) in die Drosselbohrung (480) des Kragens der Stützhülse (458) mündet (Fig. 6).

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stützhülse (458) mit dem Gleitschuh (418) elastisch verspannt ist (Stifte 484).

16. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützhülse (558) über eine zum Kolben (522) koaxiale Bohrung (515) im Pumpengehäuse (510) mit Passung geführt ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß die gedrosselte Verdrängung von Fluid aus der Druckfluidkammer (564) über einen weiteren in der Stützhülse (558) ausgebildeten Radialdurchbruch (588) erfolgt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verdrängung von Fluid aus der Druckfluidkammer im Bereich des oberen Totpunkts über einen radialen Spalt (586) zwischen einem Mitnehmerteller (554) für den Kolben (522) und der Stützhülse (558) erfolgt.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützhülse (558) einen Gleitschuh (518) hintergreift, auf dem sich der zugeordnete Kolben (522) abstützt und der das tellerförmige Element bildet, wobei der Mitnehmerteller (554) die Gegenfläche für eine sich am Zylindereinsatz (526) abstützende Schrauben-Druckfeder (535) ausbildet.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einer Niederdruckpumpe gespeist ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Druckbeaufschlagung in Abhängigkeit vom Drehzahlband der Pumpe im Hinblick auf eine geringe Verlustleistung energetisch optimiert ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckpumpe von einer Radialjetpumpe gebildet ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 zur Verwendung in einem Druckfluid-Versorgungssystem, wie z. B. für ein Kraftstoff-Einspritzsystem, mit dem der Druck (P₁) in der Common-Rail (34), an die einzelne Verbraucher wie z. B. Einspritzdüsen angeschlossen sind, entsprechend der momentanen Druckfluidanforde­ rung in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Systems einregelbar ist, wobei der Hockdruckpumpe zur Anpassung des Drucks (P₁) in der gemeinsamen Hoch­ druckleitung an den Druckfluidbedarf der Verbraucher eine Fluidfördermengenbegrenzungseinrichtung zugeord­ net ist, das zumindest ein Stellelement hat, welches mittels eines die momentane Druckfluidversorgungs­ situation in der gemeinsamen Hochdruckleitung wieder­ gebenden Stellsignals veränderbar ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrän­ gerelementanordnung (654, 754, 854, 954) Be­ standteil einer Vorförderpumpe zur Speisung der Pumpenkammer (630, 830, 930) ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, die ferner aufweist:
einen Druckkanal (637, 837), der im Zylindereinsatz (626, 826) und/oder am Pumpengehäuse (610, 810) an den Zylindereinsatz (626) angrenzend ausgebildet ist, einen Saugkanal (632, 832), der am Pumpengehäuse (610, 810) zwischen dem Exzenterring (614, 814) und dem Druckkanal (637, 837) vorgesehen ist, eine Schlitzsteuerungseinrichtung (638, 659; 838, 861) zum Gestatten des Fluidstroms zwischen dem Saugkanal (632, 832) und dem Druckkanal (637, 837) im Bereich des unteren Totpunktes der Kolbenbewegung und zum Unterbrechen des Fluidstroms im Bereich des oberen Totpunktes der Kolbenbewegung, und ein Rückschlagventil im Druckkanal (637, 837).

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die Schlitzsteuerungseinrichtung eine auf einem Stützhülsenende (659) der Stützhülse (658) sitzende Dichthülse (638) aufweist, die sich am Pumpengehäuse (610) stromauf vom Druckkanal (637) befindet und zumindest einen Schlitz (639) hat.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die Schlitzsteuerungseinrichtung eine Dichthülse (838) aufweist, die sich am Pumpengehäuse (810) stromauf vom Druckkanal (837) befindet und die auf einem Stützhülsenende (859), das zumindest einen Schlitz (861) hat, der Stützhülse (858) sitzt.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27 mit flanschseitiger Gehäusetrennfuge, bei der das Rückschlagventil durch Blechzungen einer Flachdichtung aus Blech auf der Auslaßbohrung des Druckkanals (637, 837) gebildet ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27 ohne flanschseitige Gehäusetrennfuge, bei der das Rückschlagventil in eine Andrückschraube des Stützrings eines Druckkammereinsatzes integriert ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützhülse (258; 358; 458; 558) einen Radialdurchbruch (260; 360; 460; 560) hat, über den die Druckfluidkammer (264; 364; 464; 564) im Bereich des unteren Totpunktes der Kolbenbewegung mit Fluid aus der Umgebung füll­ bar ist,
wobei die Vorrichtung die ferner aufweist:
einen Druckkanal (737), der im Zylindereinsatz (726) und/oder am Pumpengehäuse (610) an den Zylindereinsatz (726) angrenzend ausgebildet ist,
einen Saugabschnitt (732), der am Pumpengehäuse (710) zwischen dem Exzenterring (714) und dem Druckkanal (737) vorgesehen ist,
eine Schlitzsteuerungseinrichtung (760, 790) zum Gestatten des Fluidstroms zwischen dem Saugab­ schnitt (732) und dem Druckkanal (737) im Bereich des unteren Totpunktes der Kolbenbewegung und zum Unterbrechen des Fluidstroms im Bereich des oberen Totpunktes der Kolbenbewegung, und
ein Rückschlagventil im Druckkanal (737).

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützhülse (758) einen Gleit­ schuh (718) hintergreift, auf dem sich der zuge­ ordnete Kolben (722) abstützt und der das tellerförmige Element bildet, wobei der Mitnehmerteller (754) die Gegenfläche für eine sich am Zylindereinsatz (726) abstützende Schrauben-Druckfeder (735) ausbildet.

32. Vorrichtung nach Anspruch 30 oder 31, bei der die Schlitzsteuerungseinrichtung den Radial­ durchbruch (760) und die Steuerkante (790) auf­ weist.