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Die
Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem Rotor,
in dem Flügelschlitze zur Aufnahme in radialer Richtung
darin verschiebbarer Flügel ausgebildet sind, wobei sich
die Flügelschlitze in radialer Richtung bis zu einer äußeren
Umfangsfläche des Rotors erstrecken.
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Aus
der
DE 33 33 647 A1 ist
eine Flügelzellenpumpe mit verstellbarem Fördervolumen
bekannt. Zur Verstellung des Fördervolumens ist ein Hubring so
schwenkbar gelagert, dass eine Exzentrizität des Hubrings
bezüglich eines Rotors einstellbar ist. Der Rotor ist in
dem Hubring angeordnet und weist eine Mehrzahl von Flügelschlitzen
auf. Die Flügelschlitze erstrecken sich in radialer Richtung
bis zu einem Außenumfang des Rotors. In den Flügelschlitzen
sind Flügel radial verschiebbar angeordnet, deren Kopfenden
an einer auf der Innenseite des Hubrings ausgebildeten Laufbahn
anliegen. Zum Zuführen und Abführen von Druckmittel
ist jeweils eine Steuerniere in einem den Rotor und den Hubring
aufnehmenden Gehäuse ausgebildet. Auf der gegenüberliegenden Seite
des Rotors und des Hubrings wird das Gehäuse durch einen
Deckel verschlossen. Die Flügelschlitze sind in Form von
Nuten in den Rotor eingebracht, wobei die die Flügelschlitze
in Umfangsrichtung beidseitig begrenzenden Flügelschlitzflächen parallel
zueinander ausgebildet sind. Bei einem Betrieb der Pumpe und einer
damit verbundenen auf einen Flügel wirkenden Kraft legen
sich die Flügel an den Flügelschlitzflächen
an.
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Gegenüberliegend
der förderseitigen Steuerniere ist in dem die Flügelzellenpumpe
verschließenden Deckel eine Entlastungsniere vorgesehen. Durch
die Entlastungsniere wird nicht nur auf der Seite der förderseitigen
Steuerniere eine hydraulische Kraft auf eine seitliche Stirnfläche
des Flügels erzeugt, sondern auch auf der gegenüberliegenden Seite.
Eine einseitig axial wirkende hydraulische Kraft auf den Flügel
wird damit verhindert.
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An
der bekannten Flügelzellenpumpe ist es nachteilig, dass
die mit dem förderseitigen Druck beaufschlagten Flügel
gegen eine die Flügelschlitze begrenzende Flügelschlitzfläche
gepresst werden. Die parallelen Flügelschlitzflächen
der Flügelschlitze führen dazu, dass im Bereich
nahe der äußeren Umfangsfläche des Rotors
eine erhebliche Flächenpressung zwischen dem Flügel
und der Flügelschlitzfläche erzeugt wird. Dies
führt zu unerwünschtem Verschleiß der
Flügelzellenpumpe.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Flügelzellenpumpe mit
reduziertem Verschleiß zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe weist
einen Rotor auf, in dem Flügelschlitze zur Aufnahme in
radialer Richtung darin verschiebbarer Flügel ausgebildet
sind. Die Flügelschlitze erstrecken sich in radialer Richtung
bis zu einer äußeren Umfangsfläche des
Rotors. Die den Flügelschlitz in Umfangsrichtung begrenzenden
Flügelschlitzflächen des Rotors verlaufen so,
dass sich die Schlitze in Richtung zu dem Außenumfang des
Rotors hin aufweiten. Der Verlauf der den Flügelschlitz
begrenzenden Flügelschlitzflächen hat den Vorteil,
dass die Flächenpressung zwischen dem Flügel und
dem Rotor verringert wird. Der sich aufweitende Flügelschlitz stützt
den Flügel über eine größere
Fläche ab, da sich durch die Biegung des Flügels
der Flügel an die Flügelschlitzfläche
besser anlegen kann. Die bei parallelen Flügelschlitzflächen
erhebliche Druckbelastung zwischen dem Flügel und der Flügelschlitzfläche
im Bereich nahe des Außenumfangs des Rotors wird damit
auf einen größeren Bereich verteilt und die Verschleißeigenschaften
der Flügelzellenpumpe werden verbessert.
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In
den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der
erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe ausgeführt.
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Es
ist vorteilhaft, dass die Flügelschlitzflächen
gekrümmt verlaufen und insbesondere dass die Krümmung
der Flügelschlitzfläche einer Biegelinie eines
Flügels entspricht. Bei einer der Biegelinie des Flügels
entsprechenden Krümmung der Flügelschlitzfläche
wird eine besonders gleichmäßige Druckverteilung
zwischen dem Flügel und der abstützenden Flügelschlitzfläche
erreicht. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Krümmung
der Flügelschlitzfläche der Biegelinie des Flügels
bei maximalem Pumpendruck der Flügelzellenpumpe entspricht.
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Zur
weiteren Verbesserung der Verschleißfestigkeit ist es bevorzugt,
dass zumindest in jeweils einer der den Flügelschlitz begrenzenden
Flügelschlitzflächen eine Öltasche ausgebildet
ist. Durch eine solche Öltasche wird die hydrodynamische
Entlastung des sich radial in dem Flügelschlitz verschiebenden
Flügels bei einer Drehung des Rotors verbessert. Dabei
ist es besonders bevorzugt, wenn die Öltaschen mit einer
Druckmittelzuflussleitung verbunden sind, über die das
der Öltasche zugeführte Druckmittel jeweils nachgeführt
wird. In den Öltaschen wird eine hydrostatische Kraft auf
den Flügel aufgebaut, die die hydrodynamische Entlastung
weiter verbessert. Es wird eine Leckage von Druckmittel aus dem
Flügelschlitz erzeugt, wodurch nicht nur die hydrodynamische
Entlastung verbessert ist, sondern darüber hinaus auch
ein Spüleffekt eintritt. Dieser Spüleffekt ist
besonders dann vorteilhaft, wenn verschmutztes Druckmittel durch
die Flügelzellenpumpe gefördert wird.
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Die
Ausbildung einer mit einer Druckmittelzuflussleitung verbundenen Öltasche
ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Flügelzellenpumpe
in eine Pumpeneinheit integriert ist und die Druckmittelzuflussleitung
mit einem förderseitigen Druck einer Hauptpumpe beaufschlagt
ist. Die in eine Pumpeneinheit integrierte Flügelzellenpumpe
ist eine Hilfs- oder Ladepumpe der Pumpenheit, so dass der förderseitige
Druck der Flügelzellenpumpe unter dem durch die Hauptpumpe
bereitgestellten Druck liegt. Damit kann durch die Anbindung der Öltaschen
an die Druckseite der Hauptpumpe sichergestellt werden, dass auch
bei maximalem Pumpendruck der Flügelzellenpumpe eine Leckage
von Druckmittel aus den Öltaschen in die jeweils förderseitige
Kammer der Flügelzellenpumpe möglich ist.
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Zur
weiteren Verringerung des Verschleißes ist es bevorzugt,
die Kopfenden der Flügel, die an einer Laufbahn der Flügelzellenpumpe
anliegen, so auszubilden, dass zwischen dem Flügel und
der Laufbahn ein vorderer und ein hinterer Schmierkeil ausgebildet
werden. Der vordere Schmierkeil ist größer als
der hintere Schmierkeil. Eine solche Ausbildung eines vergrößerten
vorderen Schmierkeils hat den Vorteil, dass bei der Inbetriebnahme
der Flügelzellenpumpe, bei niedrigen Drehzahlen und/oder
niederviskosem Öl durch das in den vorderen Schmierkeil
eintretende Druckmittel der Flügel rasch aufschwimmt und
sich somit ein Ölfilm zwischen dem Flügel und
der Laufbahn ausbildet. Dieser Ölfilm sorgt für
eine weitere hydrodynamische Entlastung und reduziert damit den
Verschleiß des Flügels im Bereich seines Kopfendes
und andererseits an der Laufbahn erheblich.
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Das
Kopfende ist vorzugsweise gerundet ausgebildet. Die Rundung des
Kopfendes entspricht in einem Querschnitt durch einen Flügel
insbesondere einem Kreisbogenabschnitt. Dabei ist es bevorzugt,
wenn der Mittelpunkt des Kreisbogenabschnitts auf einer Linie liegt,
die die Dicke des Flügels im Verhältnis 2/3 zu
1/3 teilt. Eine solche Teilung der Dicke des Flügels 2/3
zu 1/3 hat insbesondere den Vorteil, dass einerseits der vordere
Schmierkeil groß genug ist, um ein rasches Aufschwimmen
des Flügels sicherzustellen und anderseits der Berührpunkt
zwischen dem Flügel und der Laufbahn doch weit genug von
der hinteren Kante des Flügels entfernt liegt. Der dadurch
ausgebildete hintere Schmierkeil verbessert die Strömungsbedingungen
beim Durchtritt von Schmiermittel zwischen dem Kopfende des Flügels und
der Laufbahn.
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Um
ferner eine axiale Kraft, die durch den förderseitigen
Druck auf den Flügel entsteht, zu kompensieren, ist es
bevorzugt, dass die Flügelzellenpumpe zusätzlich
zu einer auf einer Seite des Rotors angeordneten förderseitigen
Steueröffnung eine dieser Steueröffnung gegenüberliegende
Entlastungsnut aufweist. Durch diese Entlastungsnut wirkt der förderseitige
Druck der Flügelzellenpumpe nicht nur auf der Seite der
Steueröffnung, sondern auch in entgegengesetzter Richtung
auf der Seite der Entlastungsnut. Die auf den Flügel in
axialer Richtung wirkenden Kräfte kompensieren sich daher
gegenseitig und der Flügel wird nicht in axialer Richtung
gegen das Gehäuse bzw. den Deckel gepresst. Infolgedessen
reduziert sich der mechanische Verschleiß. Eine besonders
einfache Ausführung ergibt sich, wenn die Entlastungsnut
in dem Deckel und die förderseitige Steueröffnung
in einem Gehäuse der Flügelzellenpumpe angeordnet
ist.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Flügelzellenpumpe ist in der Zeichnung dargestellt und
wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch eine Pumpeneinheit bestehend aus einer Hauptpumpe
und einer in eine Anschlussplatte integrierten Flügelzellenpumpe;
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2 eine
Seitenansicht eines Rotors der erfindungsgemäßen
Flügelzellenpumpe mit sich erweiternden Flügelschlitzen;
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3 einen
Querschnitt durch den Rotor der 2 zur Verdeutlichtung
der in den Flügelschlitzflächen angeordneten Öltaschen;
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4 eine
vergrößerte Darstellung eines Flügels
und eines Teils eines Hubrings zur Verdeutlichung der Geometrie
des Kopfendes des Flügels; und
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5 eine
Ansicht eines Deckels der Flügelzellenpumpe in axialer
Richtung mit einer Entlastungsöffnung.
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In
der 1 ist eine Pumpeneinheit 1 dargestellt,
die in einem Gehäuse bestehend aus einem topfförmigen
ersten Gehäuseteil 2 und einem zweiten Gehäuseteil
angeordnet ist. Das zweite Gehäuseteil ist als Anschlussplatte 3 ausgeführt
und verschließt das topfförmige Gehäuseteil 2.
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In
dem topfförmigen Gehäuseteil 2 ist eine Hauptpumpe 4 angeordnet.
Die Hauptpumpe 4 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel
eine Axialkolbenmaschine. In der Anschlussplatte 3 ist
eine Ladepumpe in Form einer Flügelzellenpumpe 5 ausgebildet. Die
Hauptpumpe 4 und die Flügelzellenpumpe 5 werden
durch eine gemeinsame Antriebswelle 6 angetrieben. Die
Antriebswelle 6 durchdringt den Boden des topfförmigen
Gehäuseteils 2. An dem dort herausragenden Ende
der Antriebswelle 6 ist eine Verzahnung 7 ausgebildet.
Die Verzahnung 7 ermöglicht es, die Antriebswelle 6 mit
einer Drehmoment erzeugenden Einrichtung zu verbinden.
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Die
Hauptpumpe 4 weist eine Zylindertrommel 8 auf,
in der in Längsrichtung Zylinderbohrungen angeordnet sind.
Die Mehrzahl von Zylinderbohrungen ist über einen Umfangskreis
verteilt in der Zylindertrommel angeordnet. In jeder dieser Zylinderbohrungen
ist ein Kolben längs verschieblich angeordnet. Die Kolben 7 ragen
an einem Ende aus der Zylindertrommel 8 heraus und sind
dort gelenkig mit je einem Gleitschuh 10 verbunden. Die
Gleitschuhe 10 stützen sich auf einer Schrägscheibe 11 ab.
In Abhängigkeit von dem Neigungswinkel zwischen der Schrägscheibe 11 und
der Antriebswelle 6 führen bei einer Drehung der
Antriebswelle 6 die Kolben 9 in den Zylinderbohrungen
und der Zylindertrommel 8 eine Hubbewegung aus.
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In
der Anschlussplatte 3 ist ein Einlasskanal 12 und
ein Auslasskanal 13 ausgebildet. Über den Einlasskanal 12 wird
durch die Hauptpumpe 4 Druckmittel angesaugt. Während
einer Umdrehung der Zylindertrommel 8 stehen die Zylinderbohrungen
auf der der Anschlussplatte 3 zugewandten Seite in Kontakt
mit dem Einlasskanal 12. Druckmittel wird infolgedessen
in die Zylinderbohrung eingesaugt und während eines Druckhubs
durch die in den Zylinderbohrungen angeordneten Kolben 9 in
den Auslasskanal 13 verdrängt.
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Die
dargestellte Pumpeneinheit 1 ist eine Einheit aus der Ladepumpe,
die durch die Flügelzellenpumpe 5 ausgebildet
wird, und der Hauptpumpe 4. Die Flügelzellenpumpe 5 ist
in einer Ausnehmung 14 in der Anschlussplatte 3 angeordnet,
die damit einen Teil eines Gehäuses der Flügelzellenpumpe 5 bildet,
und wird ebenfalls durch die Antriebswelle 6 angetrieben.
Die Antriebswelle 6 ragt hierzu mit einem freien Wellenende 16 in
die Ausnehmung 14 hinein. Dort ist der Rotor 15 auf
dem freien Wellenende 16 angeordnet und mit dem freien
Wellenende 16 drehfest verbunden. Die Ausnehmung 14 ist
von der von der Hauptpumpe 4 abgewandten Seite in die Anschlussplatte 3 eingebracht.
Die Ausnehmung 14 nimmt den Rotor 15 der Flügelzellenpumpe 5 sowie einen
Hubring 19 auf. Der Hubring 19 umgibt den Rotor 15 und
ist exzentrisch zu diesem angeordnet. Zur Bestimmung der Lage des
Rotors 15 und damit der Exzentrizität ist im dargestellten
Ausführungsbeispiel eine Druckkammer zwischen der Ausnehmung 14 und
dem Hubring 19 ausgebildet. Diese Druckkammer ist mit dem
Einlasskanal 12 über eine Stelldruckleitung 20 verbunden.
In der Druckkammer wirkt damit eine hydraulische Kraft, die als
Stellkraft den Hubring 19 in der 1 nach unten
zu verstellen versucht. In entgegen gesetzter Richtung wirkt eine
in der 1 nicht erkennbare Rückstellvorrichtung
auf den Hubring 19.
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In
dem Rotor 15 sind mehrere in radialer Richtung ausgebildete
Nuten als Flügelschlitze 17 angeordnet. In jedem
dieser Flügelschlitze 17 ist ein Flügel 18 geführt.
Der Flügel 18 ist in radialer Richtung verschiebbar
in dem Flügelschlitz 17 angeordnet und wirkt dichtend
mit einer Laufbahn des Hubrings 19 zusammen.
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Die
Ausnehmung 14 der Anschlussplatte 3 ist durch
einen Deckel 21 verschlossen. Zum Abdichten ist in einer
Nut des Deckels 21 ein O-Ring angeordnet.
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Die
Integration der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe 5 in
die Pumpeneinheit 1 der 1 stellt
lediglich eine bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen
Flügelzellenpumpe 5 dar. Es ist zu beachten, dass
die nachfolgenden Ausführungen zur Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Flügelzellenpumpe 5 jedoch auch bei einer separaten
Flügelzellenpumpe Anwendung finden können. Während
in dem Ausführungsbeispiel der 1 einerseits
durch die Anschlussplatte 3 und andererseits durch den Deckel 21 die
beiden an den Rotor 15 angrenzende Bauteile gebildet werden,
können daher auch zwei Gehäuseteile einer separaten
Flügelzellenpumpe diese Bauteile bilden. Insbesondere ist
es auch denkbar, dass zwischen den Gehäuseteilen bzw. der
Anschlussplatte und dem Rotor eine oder mehrere Steuerplatten angeordnet
sind (sog. Sandwichbauweise), in der die Steueröffnungen
zum Verbinden der Kammern mit einer Saugleitung und einer Förderleitung
der Flügelzellenpumpe 5 ausgebildet sind.
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Die
nachfolgenden Ausführungen, die entweder ein Gehäuseteil
einer Flügelzellenpumpe 5 oder aber einen Deckel
einer Flügelzellenpumpe 5 betreffen, treffen dann
in entsprechender Weise auch auf solche Steuerplatten zu.
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Der
Rotor 15 der Flügelzellenpumpe ist in einer Seitenansicht
in der 2 dargestellt. Der Rotor 15 weist insgesamt
vier Flügelschlitze 17.1 bis 17.4 auf.
Die Flügelschlitze 17.1 bis 17.4 erstrecken
sich in axialer Richtung von einer Seitenfläche des Rotors 15 bis
zur gegenüberliegenden Seitenfläche des Rotors 15,
so dass in axialer Richtung ein in den Flügelschlitzen 17.1 bis 17.4 angeordneter
Flügel 18.1 oder 18.2 darin verschoben
werden kann. Zudem sind die Flügelschlitze 17 zu
einer äußeren Umfangsfläche 21 des
Rotors 15 hin offen und die Flügel 18.1 und 18.2 können
darin eine Bewegung in radialer Richtung ausführen. Aufgrund
dieser radialen Bewegung steht ein Kopfende der Flügel 18 mit
einer Laufbahn des Hubrings 19 in Kontakt, wie es nachfolgend
unter Bezugnahme der 4 noch erläutert wird.
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Die
Flügelschlitze 17 erstrecken sich von einem ersten
Durchmesser d1, der den minimalen Abstand
der Flügelschlitze 17 von der Rotationsachse des
Rotors 15 festlegt, bis zu einer äußeren
Umfangsfläche 21 des Rotors 15. In Richtung
zu der äußeren Umfangsfläche 21 des
Rotors 15 hin weitet sich der Flügelschlitz 17 jeweils
auf. Dies wird unter Bezugnahme auf den dritten Flügelschlitz 17.3 noch verdeutlicht.
Die Drehrichtung des Rotors 15 bei einer Förderdung
von Druckmittel ist mittels eines Pfeils 22 gekennzeichnet.
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Der
Flügelschlitz 17.3 wird in Umfangsrichtung durch
eine hintere Flügelschlitzfläche 23 und eine
vordere Flügelschlitzfläche 24 in Umfangsrichtung
begrenzt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind
sowohl die hintere Flügelschlitzfläche 23 als
auch die vordere Flügelschlitzfläche 24 teilweise gekrümmt.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Unterteilung
des Flügelschlitzes 17.3 in einen ersten Bereich 17' und
einen zweiten Bereich 17''. Um in Abhängigkeit
von der jeweiligen radialen Position des Flügels 18 das
Spiel des Flügels 18 in dem Flügelschlitz 17.3 klein
zu halten, verlaufen in dem ersten, zu Rotationsachse hin orientierten
Bereich 17', die hintere Flügelschlitzfläche 23 und
die vordere Flügelschlitzfläche 24 parallel
zueinander. Die Breite des Flügelschlitzes 17.3 entspricht
dabei etwa einer Dicke t des darin angeordneten Flügels 18.
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In
dem zweiten, nach außen orientierten Abschnitt 17'' des
Flügelschlitzes 17.3 weitet sich dagegen der Flügelschlitz 17.3 auf.
Dies wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch
eine gekrümmte Ausbildung sowohl der hinteren Flügelschlitzfläche 23 als
auch der vorderen Flügelschlitzfläche 24 erreicht.
Die Krümmung ist symmetrisch zu einer Mittellinie des Flügelschlitzes 17.3.
Die symmetrische Krümmung der vorderen und der hinteren
Flügelschlitzflächen 23 und 24 hat
zur Folge, dass eine Orientierung bei der Montage des Rotors 15 nicht
beachtet werden muss. Ferner wird durch eine symmetrische Ausbildung
der Flügelschlitze 17 dem Kraftrichtungswechsel
während einer Drehung des Rotors 15 Rechnung getragen.
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Die
Krümmung der hinteren Flügelschlitzfläche 23 und
der vorderen Flügelschlitzfläche 24 entspricht
dabei einer Biegelinie des in dem Flügelschlitz 17.3 angeordneten
Flügels 18. Damit kann sich der in dem Flügelschlitz 17.3 angeordnete
Flügel unter Belastung, wie sie im Betrieb der Flügelzellenpumpe 5 durch
den förderseitigen Druck entsteht, an die Flügelschlitzfläche 23 oder 24 im
Bereich des zweiten Abschnitts 17'' anlegen. Eine erhöhte
Belastung der Flügelschlitzflächen 23, 24 im
Bereich nahe des Außenumfangs 21 wird somit verhindert.
Die gesamte Kraft, die durch den förderseitigen Druck auf
den Flügel 18 ausgeübt wird, und eine
das Gegenmoment bildende Kraft, die an dem inneren Flügelende
durch die vordere Flügelschlitzfläche 24 aufgebracht
wird, werden gleichmäßig über den zweiten
Abschnitt 17'' des Flügelschlitzes 17.3 verteilt.
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Der
besseren Übersichtlichkeit wegen wurden die Ausführungen
zur Geometrie der Flügelschlitze 17.1 bis 17.4 ausschließlich
anhand des Beispiels des dritten Flügelschlitzes 17.3 gemacht.
Es ist jedoch aus der 2 ersichtlich, dass alle Flügelschlitze 17.1, 17.2 und 17.4 des
Rotors in gleicher Weise ausgebildet sind. Die Anteile des ersten
Abschnitts 17' und des zweiten Abschnitts 17'' an
der Gesamterstreckung des Flügelschlitzes 17 in
radialer Richtung richtet sich nach der maximal einnehmbaren Position
des in dem Flügelschlitz 17 angeordneten Flügels 18 aufgrund
der Exzentrizität des Hubrings 19 bzw. der in
dem Hubring 19 ausgebildeten Laufbahn.
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In
die beiden Flügelschlitzflächen 23 und 24 sind
ferner Öltaschen 25 und 26 eingebracht.
Die Bezugszeichen sind lediglich bei dem ersten Flügelschlitz 17.1 in
der 2 angegeben, um die Übersichtlichkeit
der Darstellung nicht zu verschlechtern. Es ist zu erkennen, dass
die Öltaschen 25 und 26 gegenüberliegend
zueinander angeordnet sind. Die Öltaschen 25 und 26 sind
mit einer Druckmittelzuflussleitung verbunden, die in dem Rotor 15 ausgebildet ist.
Damit wird auf den Flügel 18 eine hydraulische Kraft
erzeugt, welche die Reibung zwischen dem Flügel 18 und
dem Rotor 15 minimiert. Letztlich wird damit der Wirkungsgrad
der Flügelzellenpumpe 5 verbessert. Zur Erzeugung
einer hydrostatischen Entlastung kann z. B. die in Drehrichtung
des Rotors 15 wirksame Fläche der hinteren Öltasche 25 größer sein
als die der vorderen Öltasche 26. Alternativ können
die in den Öltaschen wirkenden Drücke unterschiedlich
eingestellt werden. Dies kann entweder durch das Zuführen
unterschiedlicher Drücke zu den Öltaschen 25, 26 erfolgen
oder dynamisch im Betrieb der Flügelzellenpumpe 5.
In diesem Fall wird der Flügelschlitz 17 so ausgelegt,
dass der Flügel 18 beim Anlegen an z. B. der hinteren
Flügelschlitzfläche 23, in der die hintere Öltasche 25 ausgebildet
ist, auf der Seite der vorderen Öltasche 26 den
Leckagespalt vergrößert. Damit reduziert sich
die auf der Seite der vorderen Öltasche 26 auf
den Flügel 18 wirkende Kraft. Es entsteht eine
resultierende hydraulische Kraft, die den Flügel 18 hydrostatisch
entlastet.
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Gleichzeitig
verringert sich der Flächeninhalt der Flügelschlitzflächen 23 und 24 durch
die als Nut in die Flügelschlitzflächen 23 und 24 eingebrachten Öltaschen 25 und 26.
Dadurch wird wiederum die viskose Reibung zwischen dem Flügel 18 und
dem Flügelschlitz 17 reduziert.
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Die 3 zeigt
einen Schnitt entlang der Linie III-III der 2. Es ist
zu erkennen, dass die Nuten der Öltaschen 25 und 26 im
Wesentlichen rechteckig ausgeführt ist. Alternative Geometrien
sind ebenso möglich. Ferner sind in der 3 Ausmündungen 27 und 28 der
nicht dargestellten Druckmittelzuflussleitung erkennen. Die Druckmittelzuflussleitung
ist vorzugsweise mit der Förderseite der Hauptpumpe 4 verbunden.
Damit wird über die Druckmittelzuflussleitung von der Hauptpumpe 4 gefördertes Druckmittel
in die Öltaschen 25 und 26 gefördert.
Wie es durch den Pfeil bei der Öltasche 26 in
der vorderen Flügelschlitzfläche 24 angedeutet
ist, kommt es zu einer Leckage von Druckmittel. Diese Druckmittelleckage
führt zu einer Spülung der Flügelzellenpumpe 5,
wodurch Verschleiß durch Schmutzpartikel zwischen Flügel 18 und
Flügelschlitzfläche 23 bzw. 24 vermindert
wird. Schmutzpartikel, die in dem Öl vorhanden sind, werden
ausgespült und können dann über ein eventuell
vorhandenes Filter ausgefiltert werden.
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Die 4 zeigt
in einer vergrößerten Darstellung einen Hubring 19 sowie
einen Flügel 18, dessen Kopfende 30 an
der Laufbahn 29 des Hubrings 19 anliegt. Das Kopfende 30 berührt
die Laufbahn 29 in einem Berührpunkt B. Der Berührpunkt
B wird durch die Kontur des Flügels 18 am Kopfende 30 festgelegt,
wie er in einem Schnitt durch den Flügel 18 zu
erkennen ist. Das Kopfende 30 ist im Schnitt als Kreisbogenabschnitt
ausgebildet. Dieser Kreisbogenabschnitt weist einen Radius r auf.
Der Mittelpunkt des Kreisbogenabschnitts liegt auf einer Linie 33,
welche die Dicke t des Flügels 18 im Verhältnis
eines ersten Anteils t1 zu einem zweiten
Anteil t2 teilt. Das Verhältnis
t1/t2 ist vorzugsweise
2/1. Durch den gekrümmten Verlauf des Kopfendes 30 des
Flügels 18 wird auf einer in Bezug auf die Drehrichtung 22 vorderen
Seite des Flügels 18 ein erste Schmierkeil 31 und
auf einer hinteren Seite des Flügels 18 ein zweiter
Schmierkeil 32 ausgebildet. Wie es in der 4 deutlich
zu erkennen ist, ist der vordere Schmierkeil 31 größer
als der hintere Schmierkeil 32. Als Schmierkeil 31, 32 ist
jeweils der zwischen der Stirnfläche am Kopfende des Flügels 18 und
der Laufbahn 29 ausgebildete Bereich bezeichnet. Durch den
vorderen, größeren Schmierkeil 31 wird
ein Aufschwimmen des Flügels 18 bei einer Rotation
des Rotors 15 und damit einer Bewegung des Flügels 18 entlang
der Laufbahn 29 begünstigt. Durch dieses verbesserte
Aufschwimmen auf einem Ölfilm kommt es insbesondere beim
Anlaufen der Flügelzellenpumpe 5 aber auch bei
niedrigen Drehzahlen und bei niederviskosem Druckmittel zu einer
verbesserten Schmierung zwischen dem Kopfende 30 und der Laufbahn 29 im
Bereich des Berührpunkts B, wodurch der mechanische Verschleiß der
Flügelzellenpumpe 5 reduziert wird.
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Eine
weitere Maßnahme zur Reduzierung des Verschleißes
ist das Vorsehen einer Entlastungsnut 34, wie sie in einem
weitergebildeten Deckel 21' in der 5 gezeigt
ist. Die Entlastungsnut 34 liegt einer förderseitigen
Steuerniere der Flügelzellenpumpe 5 gegenüber.
Durch den auf der Förderseite der Flügelzellenpumpe 5 herrschenden
Druck wird eine hydraulische Kraft auf eine erste Seitenfläche
eines jeden Flügels erzeugt, solange dieser sich im Bereich
der förderseitigen Steuerniere befindet. Diese hydraulische
Kraft wird durch die gegenüberliegend angeordnete und vorzugsweise
mit der gleichen Geometrie wie die Steueröffnung versehene
Entlastungsnut 34 kompensiert. Die Entlastungsnut 34 steht
mit den Förderkammern der Flügelzellenpumpe 5 in
Verbindung, so dass in ihr ebenfalls der förderseitige
Druck herrscht. Die Entlastungsnut 34 ist darüber
hinaus nicht mit dem hydraulischen Kreislauf verbunden und hat lediglich
den Zweck, die durch die förderseitige Steueröffnung
auf die erste Seitenfläche des Flügels 18 erzeugte
Kraft an der zweiten Seitenfläche des Flügels 18 zu
kompensieren.
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Alternativ
kann die Entlastungsnut 34 auch als zweite Steuerniere
ausgebildet sein, die mit der Förderseite der Flügelzellenpumpe 5 verbunden
ist. Durch den so vergrößerten Strömungsquerschnitt wird
der Staudruck an der Ausgangsseite der Flügelzellenpumpe 5 verringert.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Vielmehr sind auch einzelne Merkmale des Ausführungsbeispiels
zur Reduzierung des Verschleißes in vorteilhafter Weise miteinander
kombinierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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