Hydraulische Vorrichtung mit Schmierpumpe

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Vorrichtung, insbesondere eine hydraulische Schlagvorrichtung, mit einer Zuleitung für ein unter Druck stehendes Hydraulikfluid, bspw. ein Hydrauliköl, und mit einer Schmierpumpe, die mit der Zuleitung über einen Hydraulikeinlass strömungsverbunden ist, und die ein Pumpenelement zur Förderung von Schmierstoff, z.B. Schmierfett, aus einem Vorratsbehälter zu mindestens einer mit Schmierstoff zu versorgenden Schmierstelle der hydraulischen Vorrichtung sowie Mittel zum Erzeugen eines Pumpenhubs des Pumpenelements aufweist.

Aus der DE 20 2004 019 503 U1 ist eine Schmierpumpe bspw. für einen hydrau- lischen Schlaghammer bekannt, bei welcher das für den Betrieb des hydraulischen Schlaghammers eingesetzte Hydrauliköl oder dgl. auf einen Steuerkolben mit einer kleinen Kolbenfläche wirkt, der mit einem Folgekolben mit einer großen Kolbenfläche verbunden ist, der Schmierstoff zu wenigstens einer Schmierstelle des hydraulischen Schlaghammer fördert. Durch diese Differenzialkolbenanord- nung kann das üblicherweise unter sehr hohem Druck stehende Hydrauliköl, das zum Betrieb des hydraulischen Schlaghammers eingesetzt wird, zur Förderung des Schmierstoffes mit einem deutlich geringeren Druck eingesetzt werden.

Weiter ist aus der US 6,736,292 B2 ein mit Druckluft betriebener Motor bekannt, der zur Förderung von Schmierstoff aus einer Kartusche zu einer Schmierstelle eingesetzt werden kann. Der Motor weist dabei eine durch die Druckluft gegen die Kraft einer Feder verschiebbare Kolbenanordnung auf, die in einem Gehäuse oszillierend verschiebbar angeordnet ist und hierdurch einen Pumpenhub eines Pumpenelements erzeugt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hydraulische Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einer Schmierpumpe zu schaffen, die sich durch eine hohe Zuverlässigkeit bei einfacher Betriebsweise und kostengünstiger Herstellbarkeit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im Wesentlichen dadurch gelöst, dass eine Kolbenbaugruppe als Mittel zum Erzeugen des Pumpenhubs vorgesehen ist, der Mittel zum Umsteuern der Bewegungsrichtuπg zumindest eines Elements der Kolbenbaugruppe mit wenigstens einem insbesondere durch zumin- dest eine nutartige Ausnehmung gebildeten Bypass sowie wenigstens ein elastisches Element, welches die Kolbenbaugruppe in eine erste, dem Hydraulikein- lass zugewandte Richtung beaufschlagt, derart zugerordnet sind, dass die Kolbenbaugruppe zwischen einer eine Fluidverbindung zwischen dem Hydraulikein- lass und einem Hydraulikauslass sperrenden Schließposition und einer diese Fluidverbindung freigebenden öffnungsposition in einem Grundkörper zum Erzeugen des Pumpenhubs oszillierend verschiebbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, das unter Druck stehende Hydraulikfluid, welches bspw. einen hydraulischen Schlaghammer antreibt, auch zur Förderung von Schmierstoff zu Schmierstellen der hydraulischen Vorrichtung einzusetzen.

Erfindungsgemäß weisen die Mittel zum Umsteuern der Bewegungsrichtung einen ersten Bypass und einen zweiten Bypass auf, die beabstandet voneinander insbesondere als nutartige Ausnehmungen ausgebildet sind. Der erste Bypass kann dabei der Kolbenbaugruppe zur Einleitung einer Bewegung eines Elements der Kolbenbaugruppe relativ zu einem weiteren Element der Kolbenbaugruppe zugeordnet sein, während der zweite Bypass das Erreichen einer Endstellung der Kolbenanordnung ermöglicht. Im Vergleich zu Motoren oder dgl., die nur einen Bypass aufweisen, kann bei dieser Ausgestaltung der Hub der Kolbenbaugruppe deutlich verkürzt werden.

Vorzugsweise ist in einem Grundkörper der Schmierpumpe ein durch die in diesem verschiebbar geführte Kolbenbaugruppe in zwei Kammern unterteilter erster Hohlraum definiert, dessen erste Kammer ggf. über ein Ventil und/oder eine Drosseleinrichtung mit dem Hydraulikeinlass und dessen zweite Kammer ggf. über ein Ventil und/oder eine Drosseleinrichtung mit dem Hydraulikauslass verbindbar ist. Durch die Beaufschlagung des Hydraulikeinlasses mit Hydrau- likfluid, welches auch zum Betrieb der hydraulische Schlagvorrichtung oder dgl. eingesetzt wird, wird folglich die Kolbenbaugruppe gegen die Kraft des elastischen Elements in dem Grundkörper verschoben. Hierdurch wird von der KoI- benbaugruppe auch das Pumpenelement, bspw. ein Förderkolben, beaufschlagt, so dass Schmierstoff zu einer Schmierstelle befördert wird.

Die Kolbenbaugruppe weist erfindungsgemäß einen in dem ersten Hohlraum des Grundkörpers geführten äußeren Kolben mit einem in diesem definierten zweiten Hohlraum und einen in diesem zweiten Hohlraum geführten inneren Kolben auf. Dabei ist zwischen der Außenfläche des äußeren Kolbens und der Innenfläche des Grundkörpers ein dritter Hohlraum definiert, der mit dem zweiten Hohlraum in Strömungsverbindung steht. Diese Ausgestaltung der Kolbenbaugruppe ermöglicht es, eine Fluidverbindung zwischen der dem Hydraulikein- lass zugewandten Seite und der dem Hydraulikauslass zugewandten Seite der Kolbenbaugruppe herzustellen, um dadurch eine Umsteuerung der Kolbenbaugruppe zu ermöglichen.

Wenn auf der Außenfläche des äußeren Kolbens wenigsten zwei voneinander beabstandete Dichtelement vorgesehen sind, kann der dritte Hohlraum gegen den ersten Hohlraum, d.h. gegen die beiden durch die Kolbenbaugruppe unterteilten Kammern abgedichtet werden.

Die Umsteuerung der Kolbenbaugruppe kann dadurch erreicht werden, dass der innere Kolben in dem äußeren Kolben zwischen einer Schließposition, die eine

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Fluidverbindung durch die Kolbenbaugruppe zwischen der dem Hydraulikeinlass zugewandten Seite und der dem Hydraulikauslass zugewandten Seite des äußeren Kolbens sperrt, und einer diese Fluidverbindung freigebenden öffnungsposition verschiebbar ist. Mit anderen Worten wird die Kolbenbaugruppe durch die Kraft des Hydraulikfluids und gegen die Rückstellkraft des elastischen Elements in eine erste Richtung verschoben, wenn die Kolbenbaugruppe in ihrer Schließposition ist, während die Kolbenbaugruppe in entgegengesetzter Richtung durch die Rückstellkraft des elastischen Elements zurückverschoben werden kann, wenn sich die Kolbenbaugruppe in ihrer öffnungsposition befindet.

Damit bei der Umsteuerung und der Rückbewegung der Kolbenbaugruppe durch die Kraft des elastischen Elements kein zu starker Druckverlust des Hydraulikfluids auftritt, muss die Umsteuerung und die Rückbewegung der Kolbenbaugruppe möglichst rasch erfolgen. Hierzu ist es vorgesehen, dass der Kolbenbaugruppe wenigstens zwei diese, insbesondere den äußeren Kolben, in Richtung zu der dem Hydraulikeinlass zugewandten Seite beaufschlagende Federn zugeordnet sind. Diese Federn ermöglichen es, die Fluidverbindung durch die Kolbenbaugruppe hindurch rasch zu schließen und die Kolbenbaugruppe in Richtung der dem Hydraulikeinlass zugewandten Seite zurückzudrän- gen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der dritte Hohlraum und die erste Kammer durch den äußeren Kolben und eine auf diesem vorgesehene Dichtung gegeneinander abdichtbar und über einen sich durch Verschieben des äußeren Kolbens in dem ersten Hohlraum öffnenden ersten Bypass verbindbar. Die öffnung des ersten Bypasses leitet die Umsteuerung und Rückbewegung der Kolbenbaugruppe ein. Durch die Anordnung des ersten Bypasses wird folglich die Hublänge der Kolbenbaugruppe im Betrieb festgelegt.

Um ein vollständiges Schließen der Fluiddurchgangs durch die Kolbenbaugruppe zu erreichen, sind der dritte Hohlraum und die zweite Kammer durch den äußeren Kolben und eine auf diesem vorgesehene Dichtung gegeneinander abdichtbar und über einen sich durch Verschieben des äußeren Kolbens in dem ersten Hohlraum öffnenden Bypass verbindbar.

Der erste Bypass kann dabei durch eine erste nutartige Ausnehmung in der Innenfläche des Grundkörpers gebildet sein. Der den dritten Hohlraum und die zweite Kammer verbindende Bypass kann entweder ebenfalls durch die erste nutartige Ausnehmung der Innenfläche des Grundkörpers gebildet sein oder alternativ hierzu durch eine zweite nutartig Ausnehmung in der Innenfläche des Grundkörpers gebildet sein, die von der ersten nutartigen Ausnehmung beabstandet angeordnet ist.

Die Förderung des Schmierstoffs zu einer Schmierstelle der hydraulischen Vorrichtung wird dadurch bewirkt, dass das Pumpenelement in einem Kanal, in den ein mit dem Vorratsbehälter strömungsverbundener Einlass mündet, in dem Grundkörper abgedichtet und verschiebbar geführt ist. Dabei ist auf der der Schmierstelle zugewandten Seite in dem Kanal ein Rückschlagventil vorgese- hen, welches bei einer Bewegung der Kolbenbaugruppe in Richtung zu dem Hydraulikauslass öffnet und während des Rückhubs der Kolbenbaugruppe schließt.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen schematisch:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schmierpumpe nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Schmierpumpe nach Fig. 1 ,

Fig. 3 einen weiteren Querschnitt durch die Schmierpumpe nach Fig. 1 und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Schmierpumpe nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Schmierpumpe 1 ist durch einen als Pumpengehäuse 2 gestalteten Grundkörper gebildet, der durch ein Steuerge- häuse 3 verschlossen ist. In dem Grundkörper 2, 3 ist eine Kolbenbaugruppe 4 verschiebbar geführt, so dass ein in dem Grundkörper 2 ausgebildeter erster Hohlraum in zwei Kammern 5a und 5b unterteilt wird. In die in Figur 1 rechte Kammer 5a mündet über ein Ventil 6 und eine Drosseleinrichtung 7 ein Hydrau- likeinlass E ₁ der mit einer Zuleitung für ein unter Druck stehendes Hydraulikfluid zum Antrieb eines hydraulischen Schlaghammers oder einer anderen hydraulischen Vorrichtung verbunden ist. In gleicher Weise ist die in Figur 1 linke Kammer 5b über eine Drosseleinrichtung 8 mit einem Hydraulikauslass A verbunden.

Die Kolbenbaugruppe 4 ist in dem Grundkörper 2 durch eine Druckfeder 9 ge- gen das Steuergehäuse 3 vorgespannt. Mit anderen Worten beaufschlagt die Druckfeder 9 die Kolbenbaugruppe 4 in Figur 1 nach rechts. Weiter steht die Kolbenbaugruppe 4 mit einem als Pumpenelement wirkenden Förderkolben 10 in Kontakt, der in einem Kanal 11 in dem Grundkörper 2 abgedichtet und verschiebbar geführt ist. In den Kanal 11 mündet ein Einlass einer Kartusche 12, die als Vorratsbehälter für Schmierstoff dient. Auf der in Figur 1 linken Seite ist

in dem Grundkörper 2 ein Schmierstoffauslass S vorgesehen, welcher gegenüber dem Kanal 11 durch ein Rückschlagventil 13 abdichtbar ist. Das Rückschlagventil 13 ist dabei derart angeordnet, dass es eine Strömung von dem Schmierstoffauslass S in Richtung zu dem Kanal 11 sperrt, während Schmier- stoff aus der Kartusche 12 durch den Kanal 11 in den Schmierstoffauslass S strömen kann. Der Schmierstoffauslass S ist mit einer oder mehreren Schmierstellen der hydraulischen Vorrichtung verbunden.

Die Kolbenbaugruppe 4 ist durch einen äußeren Kolben 14 sowie einen inneren Kolben 15 gebildet. Der äußere Kolben 14 ist dabei in dem die beiden Kammern 5a und 5b bildenden Hohlraum in dem Grundkörper 2 verschiebbar geführt und über zwei Dichtungen 16a und 16b gegenüber den Kammern 5a bzw. 5b abgedichtet. Zwischen den Dichtungen 16a und 16b ist in dem äußeren Kolben 14 eine Ausnehmung vorgesehen, so dass ein Hohlraum 17 zwischen der Innenflä- che des Grundkörpers 2 und der Außenfläche des äußeren Kolbens 14 gebildet wird. Dieser Hohlraum 17 steht über einen Kanal in dem äußeren Kolben 14 mit einem weiteren Hohlraum 18 in Verbindung, der im Inneren des äußeren Kolbens 14 geführt ist. In dem weiteren Hohlraum 18 ist der innere Kolben 15 verschiebbar geführt. Dabei ist ein weiterer Kanal 19 in dem äußeren Kolben 14 derart angeordnet, dass die dem Hydraulikauslass A zugewandte Kammer 5b mit dem weiteren Hohlraum 18 im Inneren des äußeren Kolbens 14 verbunden wird. Dabei verhindert der innere Kolben 15 jedoch eine Strömung zwischen der Ausnehmung 17 und der Kammer 5b. Allerdings kann der innere Kolben 15 von einem an dem äußeren Kolben 14 vorgesehenen Ventilsitz abgehoben werden, um eine Strömungsverbindung zwischen der dem Hydraulikeinlass E zugewandten Kammer 5a und dem weiteren Kanal 19 durch den weiteren Hohlraum 18 hindurch zu ermöglichen.

In der Innenwand des Grundkörpers 2 ist eine nutartige Ausnehmung 20 vorge- sehen, die derart ausgebildet ist, dass sie einen Bypass bildet, um eine

Fluidströmung an den Dichtungen 16a bzw. 16b vorbei von der Kammer 5a in den Hohlraum der Ausnehmung 17 oder von dem Hohlraum der Ausnehmung 17 in die Kammer 5b zu ermöglichen. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, kann ein Sicherheitsventil 21 in dem Grundkörper 2 vorgesehen sein.

In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Schmierstoffpumpe dargestellt. Der wesentliche Aufbau dieser Schmierstoffpumpe ist mit dem oben unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 beschriebenen Aufbau identisch. Die Teilungsebene des Grundkörpers ist jedoch im Vergleich zu der Ausführungsform nach Figur 1 nach links verlagert.

Weiter sind in dem Hohlraum, der die beiden Kammern 5a und 5b bildet, zwei nutartige Ausnehmungen 20a und 20b beabstandet voneinander vorgesehen, wobei die in der Figur rechte Ausnehmung 20a einen ersten Bypass bildet, wenn die Kolbenbaugruppe 4 soweit nach links verschoben ist, dass die Dichtung 16a im Bereich der nutartigen Ausnehmung 20a liegt. Hierdurch kann Hydraulikfluid aus der Kammer 5a durch den Bypass 20a in den durch die Ausnehmung 17 gebildeten Hohlraum strömen. Andererseits ist die in der Figur linke Ausnehmung 20b derart angeordnet, dass diese einen zweiten Bypass bildet, wenn die Dichtung 16b sich in der in Figur 4 gezeigten Stellung befindet. Hierdurch wird eine Strömung aus dem durch die Ausnehmung 17 gebildeten Hohlraum durch den Bypass 20b in die Kammer 5b ermöglicht.

Durch die Ausbildung der Schmierstoffpumpe mit zwei nutartigen Ausnehmun- gen 20a, 20b, die jeweils einen Bypass bilden, kann im Vergleich zu der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform der Hub der Kolbenbaugruppe verkürzt werden.

Der Kolbenbaugruppe 4 sind in der Ausführungsform nach Figur 4 zwei koaxial zueinander angeordnete Druckfedern 9a und 9b zugeordnet, welche beide den

äußeren Kolben 14 in der Figur nach rechts, d.h. in Richtung zu dem Hydraulik- einlass E hin, beaufschlagen. Hierdurch wird ein besonders rascher Rϋckhub der Kolbenbaugruppe 4 erreicht.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Schmierpumpe näher erläutert. über den Hydraulikeinlass E wird bspw. Hydrauliköl, welches auch zum Antrieb einer in den Figuren nicht gezeigten hydraulischen Vorrichtung, z.B. eines Schlaghammers, eingesetzt wird, der Schmierpumpe zugeführt. Das Hydrauliköl strömt dabei durch die Drosseleinrichtung 7 und das Rückschlagventil 6 in die Kammer 5a. Durch den Druck des Hydrauliköls wird die Kolbenbaugruppe 4 aus der in den Figuren 1 bzw. 4 dargestellten Position gegen die Kraft der Druckfedern bzw. 9a und 9b nach links verschoben. Die Drosseleinrichtung 7 ist dabei vorzugsweise derart eingestellt, dass sich die Kolbenbaugruppe 4 nur sehr langsam bewegt. Der innere Kolben 15 wird dabei in seinen Ventilsitz in dem äuße- ren Kolben 14 gepresst, so dass das Hydrauliköl nicht zwischen dem inneren Kolben 15 und dem äußeren Kolben 14 hindurchströmen kann.

Durch die Bewegung der Kolbenbaugruppe 4 wird auch der Förderkolben 10 in den Figuren 1 und 4 nach links verschoben. Hierdurch wird der in dem Kanal 11 befindliche Schmierstoff durch das Rückschlagventil 13 zu dem Schmierstoff- auslass S gefördert, der mit einer nicht dargestellten Schmierstelle des Schlaghammers oder dgl. verbunden ist. Sobald die Dichtung 16 a in Figur 1 die nutartige Ausnehmung 20 erreicht, strömt das Hydrauliköl auch durch den durch die nutartige Ausnehmung 20 gebildeten Bypass an der Dichtung 16a vorbei in den Hohlraum der Ausnehmung 17 und somit auch in den weiteren Hohlraum 18 im Inneren des äußeren Kolbens 14. Hierdurch wird der innere Kolben 15 von seinem Ventilsitz in dem äußeren Kolben 14 abgehoben und relativ zu dem äußeren Kolben 14 in den Figuren nach rechts verschoben. Bei der Ausführungsform nach Figur 4 wird diese öffnung des inneren Kolbens 15 in dem

äußeren Kolben 14 dadurch erreicht, dass die Dichtung 16a die nutartige Ausnehmung 20a erreicht und auf diese Weise der Bypass eröffnet wird.

Das Hydrauliköl kann nun durch den Kanal 19 durch die Kolbenbaugruppe 4 hindurchströmen, so dass ein Druckausgleich zwischen den Kammern 5a und 5b stattfinden kann. Die Federn 9 bzw. 9a und 9b sind derart ausgelegt, dass die gesamte Kolbenbaugruppe 4 möglichst schnell wieder in den Figuren 1 und 4 nach rechts verschoben wird, wodurch auch der innere Kolben 15 wieder gegen seinen Ventilsitz in dem äußeren Kolben 14 gepresst wird. Hierbei kann das in dem weiteren Hohlraum 18 befindliche Hydrauliköl durch einen Bypass in die Kammer 5b strömen, wenn die Dichtung 16b die nutartige Ausnehmung 20 bzw. 20b erreicht. Erst wenn das Hydrauliköl aus dem weiteren Hohlraum 18 herausgedrückt wurde, kann der innere Kolben 15 abdichtend an dem Ventilsitz in dem äußeren Kolben 14 anliegen. Der Förderkolben 10 wird dabei ebenfalls in den Figuren 1 und 4 nach rechts bewegt, so dass Schmiermittel aus der Kartusche 12 in den Kanal 11 angesaugt wird. Die Schmierpumpe befindet sich damit wieder in ihrer in den Figuren 1 und 4 gezeigten Ausgangsposition, so dass ein neuer Hub der Kolbenbaugruppe 4 beginnen kann.

Bezugszeichenliste:

1 Schmierpumpe

2 Grundkörper (Pumpengehäuse)

3 Steuergehäuse

4 Kolbenbaugruppe

5a, 5b Kammer

6 Ventil

7 Drosseleinrichtung

8 Drosseleinrichtung

9 Druckfeder

9a, 9b Druckfeder

10 Förderkolben (Pumpenelement)

11 Kanal

12 Kartusche

13 Ventil

14 äußerer Kolben

15 innerer Kolben

16a , 16b Dichtung

17 Ausnehmung (Hohlraum)

18 Hohlraum

19 Kanal

20, 2Oa ₁ 20b Bypass/Ausnehmung

21 Sicherheitsventil

A Hydraulikauslass

E Hydraulikeinlass

S Schmierstoffauslass