DE102007025802B4

DE102007025802B4 - Rotationspumpe

Info

Publication number: DE102007025802B4
Application number: DE200710025802
Authority: DE
Inventors: Michael Reichenmiller
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2007-06-02
Filing date: 2007-06-02
Publication date: 2014-10-30
Anticipated expiration: 2027-06-03
Also published as: DE102007025802A1

Abstract

Rotationspumpe zur Erzeugung eines Druckmittelstromes für einen Verbraucher, mit einem Pumpengehäuse (2) und mit einem Rotor (3), der an einer Welle (4) festgelegt ist, welche in einem Radiallager (5) des Pumpengehäuses (2) drehbar gelagert ist, wobei der Rotor (3) Verdrängungselemente (6) in tangentialem Abstand zueinander trägt, die zwischen dem Rotor (3) und dem Pumpengehäuse (2) eine Pumpenkammer mit einer Saugöffnung und eine Pumpenkammer mit einer Drucköffnung bilden, wobei das Radiallager (5) ein Gleitlager (7) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (4) mit einer Schulter (8) an zumindest einem axial unverschieblich in dem Pumpengehäuse (2) gehaltenen Anschlagring (9) an einem axialen, dem Pumpengehäuse-Äußeren zugewandten Ende (10) des Gleitlagers (7) gleitend anliegt; und dass ein Radial-Wellendichtring (11) in axialer Richtung der Rotationspumpe (1) betrachtet, zwischen dem Anschlagring (9) und einem Bördelrand (12) des Pumpengehäuses (2) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationspumpe zur Erzeugung eines Druckmittelstromes für einen Verbraucher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Montage der Rotationspumpe gemäß dem Anspruch 10.
Rotationspumpen zur Erzeugung eines Druckmittelstromes für einen Verbraucher sind bekannt. Die DE 199 42 466 A1 beschreibt eine Rotationspumpe mit einem Pumpengehäuse, in dem ein Kurven- oder Nockenring eingesetzt ist und darin verschiebbar oder verschwenkbar gelagert ist. In dem Kurvenring ist ein Rotor eingesetzt, der von einer Welle angetrieben ist und der Verdrängungselemente mit tangentialem Abstand zueinander trägt, die gleitend oder abwälzend an der Innenfläche des Kurvenringes sich entlang bewegen. Der Rotor mit den Verdrängungselementen ist exzentrisch zu dem Kurvenring anordenbar, sodass sich zwischen den Verdrängungselementen und der Innenfläche des Kurvenrings 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.
Solche Rotationspumpen weisen Wälzlager als Radiallager für ihre Wellen auf. Diese Wälzlager bauen insbesondere in radialer Richtung groß, sodass entsprechender Bauraum für das jeweilige Wälzlager in dem Pumpengehäuse vorzusehen ist. Zudem ist eine Rotationspumpe mit einem Wälzlager nicht kostenoptimiert.
Die DE 2327018 A offenbart eine reversierbare Flügelzellenpumpe. In dieser Pumpe wird die Welle durch einen Absatz in Verbindung mit zwei axial unverschieblichen Scheiben im Pumpengehäuse gehalten.
Die DE 100 39 347 A1 zeigt eine Hydraulikpumpe mit variabler Fördermenge. Die Welle wird hier mit einem Radiallager gehalten, welches als Gleitlager ausgebildet ist.
Die DE 90 00 615 U1 offenbart eine Wellenlagerung für Lenkhilfpumpen. Eine Steuerplatte der Pumpe bildet dabei einen axialen Anschlag für die Welle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Rotationspumpe zu schaffen die kostengünstig ist und deren Bauraum minimiert ist.
Die Aufgabe wird mit einer Rotationspumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren zur Montage der Rotationspumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
Dadurch dass das Radiallager für die Welle der Rotationspumpe als Gleitlager gebildet ist, ist eine konstruktive Maßnahme getroffen den radialen Bauraum des Lagers insbesondere durch den Fortfall der Wälzkörper in dem Radiallager zu minimieren. Zudem bildet eine in die Öffnung des Pumpengehäuses für die Welle von außen eingeschobener Anschlagring, der an einer Schulter der Welle zu liegen kommt, einen ersten Axialanschlag zur Fixierung der Welle, sodass die Rotationspumpe insgesamt einfacher aufgebaut ist und montiert werden kann, was wiederum Kosten senkt.
Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es kann zweckmäßig sein, zwei oder mehrere Anschlagringe in axialer Richtung der Rotationspumpe im Bereich des Gleitlagers und des Lagerzapfens der Welle hintereinander anzuordnen. Dies hat den Vorteil, dass bei einem etwaigen Rotieren eines Anschlagrings, beispielsweise hervorgerufen durch zeitweises Klemmen an der Welle, sich die Relativgeschwindigkeiten der rotierenden Anschlag-Bauteile stufenweise verringern lässt, was die Standzeit der Rotationspumpe verbessern kann.
Zwischen einem Bördelrand des Pumpengehäuses und dem Anschlagring ist bevorzugt ein Radial-Wellendichtring angeordnet, der mit seinem Stahlrücken in das Pumpengehäuse eingewalzt ist. Durch die Anwendung eines Gleitlagers und eines in radialer Richtung wenig Bauraum beanspruchenden Wellendichtrings ist es möglich, ein oder mehrere Tilgerräume, die zum Druckschwankungs-Ausgleich des Druckmittels dienen, größer als bei bekannten Rotationspumpen zu gestalten, indem dazu der frei werdende Bauraum im Axialbereich des Gleitlagers in dem Pumpengehäuse genutzt wird. Dies beeinflusst auch den Wirkungsgrad der Rotationspumpe in positiver Weise. Der Tilgerraum ist bevorzugt so angeordnet, dass bei steigendem Druckmitteldruck eine Stützkraft entgegen einer Antriebskraft eines die Welle antreibenden Zugmittels auf das Radiallager wirkt.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Rotationspumpe ist die axiale Länge einer Lagerbuchse des Gleitlagers etwa halb so lang wie die axiale Führungslänge der Welle in dem Pumpengehäuse. Die Wandstärke der Lagerbuchse ist bevorzugt minimiert, sodass die Lagerbuchse des Gleitlagers einen geringeren Außendurchmesser als der Radial-Wellendichtring aufweist.
Die Welle durchragt bevorzugt den Rotor und ist in einem Deckel oder einer Steuerplatte der Rotationspumpe drehbar gehalten. Die Steuerplatte bildet einen zweiten Axialanschlag der Welle.
Bevorzugt ist das Gleitlager als hydrostatisch, von dem Druckmittel geschmiertes Gleitlager gebildet.
Die Rotationspumpe ist in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel als Flügelzellenpumpe mit als Flügel gebildeten Verdrängungselementen gebildet und eignet sich für die Druckmittelversorgung eines Aktuators eines Hilfskraft- oder Fremdkraftlenksystems oder eines Aktuators für ein aktives Fahrwerk eines Fahrzeugs. Sie kann rasch aus einer Montagerichtung aufgebaut werden, indem die Welle in die Lagerbohrung des Gleitlagers eingesetzt wird, anschließend ein Anschlagsring oder mehrere auf den Wellenzapfen aufgeschoben wird, der sich in der Gehäusebohrung radial abstützt, danach der Wellendichtring auf den Wellenzapfen aufgeschoben wird und der Bördelrand des Pumpengehäuses mit einer Stahlschulter des Wellendichtrings verwalzt wird. Dadurch wird beispielsweise eine zusätzliche Sprengringmontage an der Welle überflüssig.
Bezugszeichenliste

1: Rotationspumpe
2: Pumpengehäuse
3: Rotor
4: Welle
5: Radiallager
6: Verdrängungselement
7: Gleitlager
8: Schulter
9: Anschlagring
10: Ende, v. 2
11: Radial-Wellendichtring
12: Bördelrand
13: Tilgerraum
14: Lagerbuchse
15: Steuerplatte
16: Anschlag
17: Flügelzellenpumpe
18: Zapfen
19: Umfangsfläche, v. 3
20: Schlitz
21: Flügel
22: Kurvenring
23: Stirnplatte
24: Schraubbolzen
25: Bolzen
26: Stromregelventil
27: Montageöffnung
28: Stahlrücken
A: Axialbereich, v. 7
L: axiale Länge
L_F: Führungslänge
D: Außendurchmesser
B: Breite, v. 3

Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben. In der Zeichnung zeigt:
1 einen Längsschnitt durch eine Rotationspumpe, welche als Flügelzellenpumpe gebildet ist,
2 ein Detail II in 1.
In 1 ist in einem Längsschnitt entlang ihrer Welle 4 eine zweihubige, als Flügelzellenpumpe 17 gebildete Rotationspumpe 1 zum Fördern eines Fluids, wie Hydrauliköl, gezeigt. Ein von der Welle 4 angetriebener Rotor 3 ist mit von seiner Umfangsfläche 19 über dessen Breite B radial verlaufenden Schlitzen 20 versehen. In jedem Schlitz 20 ist ein als Flügel 21 gebildetes Verdrängungselement 6 angeordnet. Die Flügel 21 werden unter dem Einfluss von Betriebsdruck der Flügelzellenpumpe 17 in ihrem Hinterflügelbereich gegen einen Kurvenring 22 gepresst. Der Kurvenring 22 und der in dem Kurvenring 22 angeordnete Rotor 3 werden in axialer Richtung der Welle 4 von einer Steuerplatte 15, die den Fluidfluss steuert, und von einer Stirnplatte 23 begrenzt.
Die Steuerplatte 15 ist über mehrere Schraubbolzen 24 an einem Pumpengehäuse 2 festgelegt. Die Stirnplatte 23, der Kurvenring 22 und die Steuerplatte 15 werden von einem Bolzen 25, an dem der Kurvenring 22 in einer Pumpengehäuse-Aussparung verschwenken kann, durchzogen. Das Pumpengehäuse dient zur Unterbringung von Saug- und Druckkanälen des Fluids, sowie zur Aufnahme eines Stromregelventils 26 und eines Radiallagers 5 für die Lagerung der Welle 4.
Das Radiallager 5 ist erfindungsgemäß als Gleitlager 7 gebildet, welches eine Einpress-Lagerbuchse 14 mit einer axialen Länge L von etwa der Hälfte der Führungslänge L_F der Welle 4 in dem Pumpengehäuse 2 aufweist. Der Außendurchmesser D der Lagerbuchse 14 ist minimiert und ermöglicht die Unterbringung eines, im Vergleich zu Rotationspumpen des Stands der Technik, großen Tilgerraums 13 im Axialbereich A des Gleitlagers 7, was einen gleichmäßigeren Kennlinienverlauf der Rotationspumpe unterstützt. Die Steuerplatte 15 bildet mit einem Sackloch, in dem die Welle 4 radial und axial mit Spiel geführt ist, einen Anschlag 16 für die Welle 4. Zugleich ist der Tilgerraum 13 so angeordnet, dass bei steigendem Hydraulikdruck eine stützende Wirkung entgegen einer Antriebskraft eines die Welle 4 antreibenden Zugmittels auf das Gleitlager 7 wirkt.
Einen weiteren Anschlag in entgegengesetzter Richtung wird durch einen Anschlagring 9, der in einer Montageöffnung 27 für die Welle 4 festgelegt ist und an dem sich die Welle 4 mit ihrer Schulter 8 mit Spiel abstützt, gebildet (vgl. 2). Ein Wellendichtring 11 ist zwischen dem Anschlagring 9 und einem Bördelrand 12 an dem Ende 10 des Pumpengehäuses 2, an welchem ein Zapfen 18 der Welle 4 hervorsteht, in der Montageöffnung 27 angeordnet.
Nach dem Zusammenfügen der Einzelteile der Rotationspumpe 1 wird der Bördelrand 12 mit einem Stahlrücken 28 des Wellendichtrings 11 verwalzt.

Claims

Rotationspumpe zur Erzeugung eines Druckmittelstromes für einen Verbraucher, mit einem Pumpengehäuse (2) und mit einem Rotor (3), der an einer Welle (4) festgelegt ist, welche in einem Radiallager (5) des Pumpengehäuses (2) drehbar gelagert ist, wobei der Rotor (3) Verdrängungselemente (6) in tangentialem Abstand zueinander trägt, die zwischen dem Rotor (3) und dem Pumpengehäuse (2) eine Pumpenkammer mit einer Saugöffnung und eine Pumpenkammer mit einer Drucköffnung bilden, wobei das Radiallager (5) ein Gleitlager (7) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (4) mit einer Schulter (8) an zumindest einem axial unverschieblich in dem Pumpengehäuse (2) gehaltenen Anschlagring (9) an einem axialen, dem Pumpengehäuse-Äußeren zugewandten Ende (10) des Gleitlagers (7) gleitend anliegt; und dass ein Radial-Wellendichtring (11) in axialer Richtung der Rotationspumpe (1) betrachtet, zwischen dem Anschlagring (9) und einem Bördelrand (12) des Pumpengehäuses (2) angeordnet ist.
Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Anschlagringe (9) in axialer Richtung der Rotationspumpe (1) aneinanderliegend vorgesehen sind.
Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Axialbereich (A) des Gleitlagers (7) ein Tilgerraum (13) in dem Pumpengehäuse (2) angeordnet ist.
Rotationspumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Tilgerraum (13) so angeordnet ist, dass bei steigendem Druckmitteldruck eine Stützkraft entgegen einer Antriebskraft eines die Welle (4) treibenden Zugmittels auf das Radiallager (5) wirkt.
Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge (L) einer Lagerbuchse (14) des Gleitlagers (7) etwa die Hälfte der axialen Führungslänge (L_F) der Welle (4) in dem Pumpengehäuse (2) entspricht.
Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (14) des Gleitlagers (7) einen geringeren Außendurchmesser (D) als der Radial-Wellendichtring (11) aufweist.
Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerplatte (15) der Rotationspumpe (1) einen zweiten axialen Anschlag (16) für die Welle (4) bildet.
Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (7) ein hydrostatisch geschmiertes Gleitlager ist.
Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationspumpe (1) eine Flügelzellenpumpe (17) zur Bereitstellung eines Druckmittelstromes für einen Verbraucher eines Lenksystems oder eines aktiven Fahrwerks eines Fahrzeugs ist.
Verfahren zur Montage einer Rotationspumpe gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet durch zumindest folgende Verfahrensschritte: – Einsetzen der Welle (4) in die Lagerbuchse (14) des Gleitlagers (7) im Pumpengehäuse (2), – Aufschieben des Anschlagringes (9) auf einen Zapfen (18) der Welle (4), – Aufschieben des Radial-Wellendichtringes (11) auf den Zapfen (18) der Welle (4), – Verbördeln des Bördelrandes (12) des Pumpengehäuses (2) mit dem Radial-Wellendichtring (11).