DE102005040702A1 - Rotationspumpe - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Rotationspumpe (1) zur Erzeugung eines Druckmittelstroms für einen Verbraucher, mit einem Pumpengehäuse (2) in dem ein Kurvenring (3) eingesetzt ist, mit einem Rotor (4), der an einer Antriebswelle (5) in dem der Kurvenring (3) drehbar gelagert ist, wobei der Rotor (4) Verdrängungselemente (6) in tangentialem Abstand zueinander trägt, die zwischen dem Rotor (4) und dem Kurvenring (3) eine Pumpenkammer (7) mit einer Saugöffnung (8) und eine Pumpenkammer (9) mit einer Drucköffnung (10) bilden und mit einer druckmittelbeaufschlagten Stelleinrichtung (11) zur Veränderung der Exzentrizität des Kurvenringes (3) relativ zu dem Rotor (4), bestehend aus einer ersten Druckkammer (12) zwischen der Außenseite (13) des Kurvenringes (3) und einer Wand (14) in dem Pumpgehäuse (2), wobei die erste Druckkammer (12) von einer zweiten Druckkammer (15) zwischen der Außenseite (13) des Kurvenringes (3) und der Wand (14) durch Dichtmittel fluidisch getrennt und tangential beabstandet ist, wobei der Druck in der ersten und zweiten Druckkammer (12, 15) durch ein Stromregelventil (16) gesteuert ist, dessen Hochdruckkammer (17) mit einer Steuerleitung (18) auf der stromaufwärtigen Seite einer Messblende (19) und dessen Niederdruckkammer (20) mit einer Steuerleitung (21) auf der stromabwärtigen Seite der Messblende (19) in Verbindung steht. DOLLAR A Um eine Rotationspumpe zu schaffen, deren Hub auf einfache Weise verstellt werden kann, ist vorgesehen, zumindest eine ...
Description
- Die Erfindung betrifft eine Rotationspumpe zur Erzeugung eines Druckmittelstromes für einen Verbraucher, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Es sind Rotationspumpen bekannt, die in ihrem Fördervolumen verstellbar gebildet sind und ein Pumpengehäuse in dem ein Kurven- oder Nockenring eingesetzt ist, aufweisen. In dem Kurvenring ist ein Rotor eingesetzt, der von einer Antriebswelle angetrieben ist und der Verdrängungselemente mit tangentialem Abstand zueinander trägt, die gleitend oder sich abwälzend an der Innenfläche des Kurvenrings sich entlang bewegen. Der Rotor mit den Verdrängungselementen ist exzentrisch zu dem Kurvenring anordenbar, sodass sich zwischen den Verdrängungselementen und der Innenfläche des Kurvenringes Pumpenkammern mit vergrößerndem und verkleinerndem Volumen bilden. Eine Saugöffnung zur Zufuhr von Fluid zu einer Pumpenkammer ist einer Drucköffnung zur Abfuhr eines unter Druck stehenden Fluidvolumens aus einer anderen Pumpenkammer gegenüberliegend angeordnet.
- Der Kurvenring ist in einer Ausnehmung des Pumpengehäuses angeordnet und liegt darin an etwa gegenüberliegenden Wandabschnitten dichtend, aber gleit- oder verschwenkbar an. Zwischen der Aussenseite des Kurvenrings und der Wand der Ausnehmung in dem Pumpengehäuse ist eine erste Druckkammer und dieser etwa gegenüberliegend eine zweite Druckkammer, die voneinander fluidisch getrennt sind, ausgebildet.
- Die Druckkammern sind Bestandteile einer druckmittelbeaufschlagten Stelleinrichtung für den Kurvenring.
- Ein Stromregelventil steuert den Druck in den Druckkammern durch Zu- oder Abfuhr von Druckmittel. Eine Hochdruckkammer des Stromregel ventils ist mit einer Steuerleitung auf der stromaufwärtigen Seite einer Messblende verbunden, die mit Systemdruck beaufschlagt ist, wohingegen eine Niederdruckkammer des Stromregelventils mit einer Steuerleitung auf der stromabwärtigen Seite der Messblende in Verbindung steht. Ein federbeaufschlagter Ventilplunger des Stromregelventils steuert in an sich bekannter Weise die Druckmittelbeaufschlagung der ersten und der zweiten Druckkammer.
- Es sind Rotationspumpen bekannt, die eine Messblende aufweisen, die zusätzlich in Abhängigkeit von der Stellung des Kurvenringes in dem Pumpengehäuse direkt oder indirekt von dem Kurvenring angesteuert werden und ihren Blendenquerschnitt verändern.
- Die bekannten Regelsysteme für eine Rotationspumpe sind aufwändig.
- Aufgabenstellung
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotationspumpe zu schaffen, deren Hub auf einfache Weise verstellt werden kann.
- Die Aufgabe wird mit einer Rotationspumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Dadurch, dass eine fluidische Verbindung zwischen zumindest einer der Pumpenkammern der Rotationspumpe und der ersten oder zweiten Druckkammer bei einer bestimmten Stellung des Kurvenringes hergestellt ist, ist ein Kurzschluss zwischen den gesamten Druckmittelräumen geschaffen, der dazu führt, dass der Kurvenring in Richtung auf einen geringeren Hub der Rotationspumpe verschwenkt oder verschoben wird. Ein einfach darzustellender Ersatz für die variierbare Messblende ist dadurch geschaffen. Die Messblende kann einen starren Öffnungsquerschnitt aufweisen und die Rotationspumpe ist dadurch einfach im Aufbau darstellbar.
- Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Es kann insbesondere zweckmäßig sein, jeweils eine von dem Kurvenring in ihrem Öffnungszustand gesteuerte fluidische Verbindung zwischen der Pumpenkammer, die mit einer Saugöffnung in Verbindung steht und der zweiten Druckkammer zur Verstellung des Kurvenringes zu schaffen und eine fluidische Verbindung zwischen der Pumpenkammer, die mit einer Drucköffnung oder einem Druckabgang der Rotationspumpe in Verbindung steht und der ersten Druckkammer vorzusehen. Die Öffnung der fluidischen Verbindungen kann dabei so von dem Kurvenring gesteuert werden, dass diese zeitgleich oder zeitversetzt öffnen oder schließen.
- Die fluidischen Verbindungen sind zweckmäßig am einfachsten als Kanal in dem Pumpengehäuse ausgebildet, wobei ihre Öffnungen in der jeweiligen Pumpenkammer und in der jeweiligen Druckkammer direkt von einer Fläche des Kurvenrings, insbesondere von einer oder beiden axialen Flächen des Kurvenringes verschlossen oder geöffnet werden. Der Kanal kann auch jeweils als eine an der Oberfläche des Pumpengehäuses verlaufende Nut ausgebildet sein. Die Nut ist bevorzugt in einer axialen Lagerfläche für den Kurvenring so angeordnet, dass er den Kurvenring überbrückend von je einer Pumpenkammer zu der zugeordneten Druckkammer verläuft.
- Nicht nur durch die Wahl der Anordnung der Steuerkanten von dem Kurvenring oder einem von dem Kurvenring betätigten Steuerelement und den Öffnungen der fluidischen Verbindungen oder Nuten oder Kanälen, sondern auch durch die Wahl der geometrischen Form der Öffnungen kann das Verstellverhalten des Kurvenringes insbesondere hin zu einem weichen Verstellvorgang und einer gedämpften Veränderung der Strom regelkennlinie der Rotationspumpe beeinflusst werden.
- Es kann zwar zweckmäßig sein die Öffnung der fluidischen Verbindung mit parallelen Kanten zu versehen, bevorzugt ist aber die Öffnung der fluidischen Verbindung kreisförmig oder ellipsenförmig gebildet und erlaubt beim Verändern der Position des Kurvenringes einen zumindest teilweise progressiven Verlauf des geöffneten Querschnittes und damit einen raschen, exakten Stellvorgang des Kurvenrings hin zu einem verringerten Hub der Rotationspumpe. Dabei kann die Fördermenge der Rotationspumpe bei steigender Drehzahl des Rotors bevorzugt linear abfallen. Es kann auch zweckmäßig sein, die Fördermenge der Rotationspumpe nicht linear mit der Rotordrehzahl abfallen zu lassen, sondern degressiv oder in sonstiger Weise. Es kann mit der erfindungsgemäßen druckmittelbeaufschlagten Stelleinrichtung auch ein inverses Verhalten der Stelleinrichtung erreicht werden, indem diese bei zunehmender Drehzahl des Rotors die Exzentrizität des Kurvenringes so verändert, dass die Fördermenge mit zunehmender Drehzahl ansteigt.
- Die fluidische Verbindung lässt sich auch in einem Pumpendeckel der Rotationspumpe anordnen, wobei auf einfache Weise durch Austausch des Pumpendeckels eine verschiedene Regelcharakteristik der Rotationspumpe geschaffen werden kann.
- Es können auch mehr als jeweils eine fluidische Verbindung für die erste und zweite Druckkammer vorgesehen sein.
- Die Rotationspumpe ist bevorzugt als Flügelzellenpumpe ausgebildet und eignet sich insbesondere zur Bereitstellung eines Druckmittelstromes für ein Hilfskraft- oder Fremdkraftlenksystem oder für einen oder mehrere Aktuatoren eines aktiven Fahrwerks eines Fahrzeugs. Die erfindungsgemäße Rotationspumpe ermöglicht so bei zunehmender Drehzahl des Rotors etwa bei schneller Geradeausfahrt des Fahrzeugs eine Reduktion des Fördervolumens verbunden mit einer Zunahme einer Betätigungskraft einer Lenkhandhabe des Fahrzeugs.
- Ausführungsbeispiel
- Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend anhand der Zeichnung gezeigt. In der Zeichnung zeigt:
-
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Rotationspumpe. - In
1 ist in einem schematischen Querschnitt eine als Flügelzellenpumpe26 ausgebildete Rotationspumpe1 gezeigt, die einen Druckmittelstrom an einen Druckmittelabgang27 eines Stromregelventils16 bereitstellt. Die Flügelzellenpumpe26 weist einen variablen Hub auf und eignet sich beispielsweise als Förderaggregat in einer Fremdkraft- oder Hilfskraftlenkung eines Kraftfahrzeugs. Die Flügelzellenpumpe26 besteht im Wesentlichen aus einem Pumpengehäuse2 , in dem in einer Ausnehmung, die durch ihre Wände14 angedeutet ist, ein Kurvenring3 verschiebbar oder verschwenkbar angeordnet ist. Exzentrisch zu dem Kurvenring3 ist darin ein Rotor4 , welcher radial verschiebliche Flügel28 als Verdrängungselemente6 trägt, angeordnet. Der Rotor4 ist von einer Antriebswelle5 angetrieben. Die Flügel28 gleiten, von einem hydraulischen Druck an die Innenkontur des Kurvenringes3 angelegt, an dem Kurvenring3 . - Zwischen den Flügeln
28 bilden sich Pumpenkammern7 unterschiedlichen Volumens. Dabei wird von einer Saugöffnung8 oder einer Saugniere Druckmittel von einer Pumpenkammer7 mit großem Volumen zu einer Pumpenkammer9 , die ein kleines Volumen aufweist, verdichtet und über eine Drucköffnung10 oder Druckniere abgeleitet. - Um die Exzentrizität des Rotors
4 zu verändern und damit die Fördermenge der Rotationspumpe1 zu verändern, ist eine druckmittel beaufschlagte Stelleinrichtung11 vorgesehen. Die Stelleinrichtung11 ist im Wesentlichen aus einer ersten Druckkammer12 , die sich zwischen der Außenseite13 des Kurvenringes3 und der Wand14 der Ausnehmung in dem Pumpengehäuse2 befindet, und aus einer zweiten Druckkammer15 , die sich etwa diametral zu der Antriebswelle5 gegenüber der ersten Druckkammer12 zwischen der Außenseite13 des Kurvenringes3 und der Wand14 befindet, gebildet. - Ein Stromregelventil
16 dient zur Einstellung der Förderrate des Druckmittels auf einen gewünschten Wert. Das Stromregelventil16 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem als Druckwaage arbeitenden Ventilplunger29 ausgeführt, der eine Hochdruckkammer17 von einer Niederdruckkammer20 trennt und in einer Bohrung des Pumpengehäuses2 axialverschiebbar angeordnet ist. - Die Hochdruckkammer
17 ist über eine Steuerleitung18 stromauf einer Messblende19 mit einer Druckmittelversorgungsleitung30 verbunden. Der Ventilplunger29 ist durch eine Feder31 in der Niederdruckkammer20 in Richtung auf die Hochdruckkammer17 federbelastet. Die Niederdruckkammer20 des Stromregelventils16 ist stromab der Messblende19 über eine Steuerleitung21 mit der Druckmittelversorgungsleitung30 verbunden. Der Ventilplunger29 bewegt sich bei Überschreiten eines Grenzdruckes entgegen der Federkraft der Feder31 und beaufschlagt dabei über eine erste und zweite Steuerleitung32 ,33 die erste und zweite Druckkammer12 ,15 , so, dass sich der Kurvenring3 bei einem Druckanstieg in der Druckmittelversorgungsleitung30 allmählich nach rechts im Sinne einer Verringerung der Exzentrizität des Rotors4 und der Fördermenge der Rotationspumpe1 bewegt. - Um zusätzliche Stellkräfte auf den Kurvenring
3 im Sinne einer Verringerung der Fördermenge der Rotationspumpe1 zu generieren und ein exakteres Regelverhalten der Stelleinrichtung11 zu ermöglichen, ist vorgesehen, zwischen der Pumpenkammer9 mit einer Drucköffnung10 und der ersten Druckkammer12 eine fluidische Verbindung22 in Form einer Nut24 mit elliptischer Gestalt in einer axialen Lagerfläche25 des Pumpengehäuses2 und eine weitere fluidische Verbindung22 in Form einer Nut24 mit elliptischer Gestalt in der Lagerfläche25 zwischen der Pumpenkammer7 mit der Saugöffnung8 und der zweiten Druckkammer15 anzuordnen. - Wie
1 zeigt sind die, einen Kurzschluss zwischen den genannten Kammern ermöglichenden Nuten24 so in der Lagerfläche25 des Pumpengehäuses2 angeordnet, dass sie bei einem Verschwenken oder Gleiten des Kurvenringes3 nach rechts gleichzeitig den Kurvenring3 überbrücken können. Sie geben eine progressiv sich vergrößernde Fläche frei.
Claims (14)
- Rotationspumpe zur Erzeugung eines Druckmittelstromes für einen Verbraucher, mit einem Pumpengehäuse (
2 ) in dem ein Kurvenring (3 ) eingesetzt ist, mit einem Rotor (4 ), der an einer Antriebswelle (5 ) in dem Kurvenring (3 ) drehbar gelagert ist, wobei der Rotor (4 ) Verdrängungselemente (6 ) in tangentialem Abstand zueinander trägt, die zwischen dem Rotor (4 ) und dem Kurvenring (3 ) eine Pumpenkammer (7 ) mit einer Saugöffnung (8 ) und eine Pumpenkammer (9 ) mit einer Drucköffnung (10 ) bilden und mit einer druckmittelbeaufschlagten Stelleinrichtung (11 ) zur Veränderung der Exzentrizität des Kurvenringes (3 ) relativ zu dem Rotor (4 ), bestehend aus einer ersten Druckkammer (12 ) zwischen der Außenseite (13 ) des Kurvenringes (3 ) und einer Wand (14 ) in dem Pumpengehäuse (2 ), wobei die erste Druckkammer (12 ) von einer zweiten Druckkammer (15 ) zwischen der Außenseite (13 ) des Kurvenringes (3 ) und der Wand (14 ) durch Dichtmittel fluidisch getrennt und tangential beabstandet ist, wobei der Druck in der ersten und in der zweiten Druckkammer (12 ,15 ) durch ein Stromregelventil (16 ) gesteuert ist, dessen Hochdruckkammer (17 ) mit einer Steuerleitung (18 ) auf der stromaufwärtigen Seite einer Messblende (19 ) und dessen Niederdruckkammer (20 ) mit einer Steuerleitung (21 ) auf der stromabwärtigen Seite der Messblende (19 ) in Verbindung steht,dadurch gekennzeichnet , dass zumindest eine Pumpenkammer (7 ,9 ) der Rotationspumpe (1 ) in Abhängigkeit von der Stellung des Kurvenringes (3 ) über eine fluidische Verbindung (22 ) mit der ersten oder zweiten Druckkammer (12 ,15 ) verbunden oder von dieser getrennt ist. - Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenkammer (
7 ) mit einer Saugöffnung (8 ) mit der zweiten Druckkammer (15 ) und die Pumpenkammer (9 ) mit der Drucköffnung (10 ) mit der ersten Druckkammer (12 ) in Abhängigkeit von der Stellung des Kurvenringes (3 ) über je eine fluidische Verbindung (22 ) verbunden ist. - Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer geöffneten fluidischen Verbindung (
22 ) der Kurvenring (3 ) im Sinne einer Verringerung des Hubes oder des Fördervolumens der Rotationspumpe (1 ) verstellt ist. - Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messblende (
19 ) einen starren Öffnungsquerschnitt aufweist. - Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Stellung des Kurvenringes (
3 ) alle fluidischen Verbindungen (22 ) geöffnet sind. - Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidischen Verbindung (
22 ) als Kanal in dem Pumpengehäuse (2 ) ausgebildet ist. - Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidische Verbindung (
22 ) mit ihren Öffnungen (23 ) direkt von einer Fläche des Kurvenringes (3 ) verschlossen oder geöffnet wird. - Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidische Verbindung (
22 ) durch je eine Nut (24 ) in einer axialen Lagerfläche (25 ) für den Kurvenring (3 ) zwischen der Pumpenkammer (9 ) und der ersten Druckkammer (12 ) und der Pumpenkammer (7 ) und der zweiten Druckkammer (15 ) gebildet ist. - Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (
23 ) der fluidischen Verbindung (22 ) parallele Kanten aufweist. - Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (
23 ) der fluidischen Verbindung (22 ) kreisförmig oder ellipsenförmig ist und einen zumindest teilweise progressiven Verlauf des Öffnungsquerschnitts bei sich verändernder Stellung des Kurvenringes (3 ) hervorruft. - Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, dass die fluidische Verbindung (
22 ) in einem Pumpendeckel der Rotationspumpe (1 ) angeordnet ist. - Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei fluidische Verbindungen (
22 ) an der Rotationspumpe (1 ) vorgesehen sind. - Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationspumpe (
1 ) eine Flügelzellenpumpe (26 ) ist. - Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationspumpe (
1 ) zur Druckmittelversorgung eines Aktuators eines Hilfskraft- oder Fremdkraftlenksystems eines Fahrzeugs oder eines aktiven Fahrwerks eines Fahrzeugs dient.
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