DE102009001359A1 - Flügelzellenpumpe - Google Patents

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Abstract

Flügelzellenpumpe, bestehend aus einem Pumpelement, welches in einem Gehäuse (2) aus Leichtmetall angeordnet ist, wobei das Pumpelement eine Welle (1), einen Läufer, Flügel, einen Kurvenring und mindestens eine Stirnplatte umfasst und wobei die Welle im Gehäuse durch ein Kugellager geführt ist. Das axiale Spiel des Kugellagers wird durch einen Kunststoffring (5) ausgeglichen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe für eine hydraulische Servolenkung, deren Bauprinzip auf einem Pumpelement basiert, dass sich vorrangig in einem Gehäuse aus Leichtmetall befindet. Das Pumpelement besteht im Wesentlichen aus einer Welle, dem Läufer, Flügeln, einem Kurvenring und einer Stirnplatte. Je nach Baureihe kommt hier noch eine zweite Stirnplatte bzw. Steuerplatte zum Einsatz. Den axialen Abschluss bildet ein ebenfalls aus Leichtmetall gefertigter Deckel. Die Welle wird im Gehäuse durch eine Kugellagerung geführt und ist mit dem auf ihr befindlichen Läufer spielfrei verbunden. In den radial angeordneten Schlitzen des Läufers erfolgt die Aufnahme der Flügel. Der im Gehäuse oder Deckel verdrehsicher eingebaute Kurvenring umschließt den Läufer zusammen mit der seitlichen Stirn-/Steuerplatte bzw. dem Deckel. Zwischen der zylindrischen Umfangsfläche des Läufers und der ellipsenartigen Bohrung des Kurvenrings befinden sich die beiden sichelförmigen Pumpräume. Ihr Volumen ergibt sich aus dem größtmöglichen Sichelsegment zwischen zwei Flügeln und der Breite des Läufers bzw. der Flügel.
  • Der in den sichelförmigen Druckkammern erzeugte Ölstrom wird bauartbedingt zu den längs oder quer zur Welle positionierten Ventilen zur Druck- und Volumenstrombegrenzung geleitet, auf die eingestellten Werte begrenzt und über eine angeschlossene Schlauchleitung zur hydraulischen Servolenkung weitergeführt.
  • Stand der Technik
  • Wie bereits beschrieben wird die Welle im Gehäuse durch eine Kugellagerung geführt. Für einen festen Sitz wird während der Montage der Rand des Gehäuses über den Außenring des Lagers gebogen. Die Betriebstemperatur für solche Pumpen in Fahrzeugen beträgt ungefährt 80°C. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe des Gehäuses und des Lagers entsteht bei diesen Temperaturen ein größeres radiales und axiales Spiel. Um das radiale Spiel auszugleichen wird für die Kugellager ein spezielles EC-Lager (thermal expansion compensation bearing bzw. Wärmedehnungs- Ausgleichslager) ausgewählt. Ein EC-Lager weist außen zwei Radialringe aus PA11 auf.
  • Die Verwendung eines solchen Lagers ist sehr teuer. Darüber hinaus ist die Montage problematisch und das Lager kann ein axiales Spiel nicht ausgleichen.
  • In einigen Fahrzeugtypen kommt es durch die Vibrationen des Motors zu starken Längsbeschleunigungen. Dabei wirken Kräfte von bis zu 60 g auf die Bauteile der Pumpe. Durch das axiale Spiel am Lager und die starken Vibrationen entsteht eine Impulskraft, die die Pumpe beschädigen kann. Die Kräfte können so groß werden, dass das Lager aus der Pumpe rausgeschlagen wird, was einen kompletten Ausfall der Pumpe bedeutet.
  • Aufgabenstellung
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Ausfall der Pumpe durch das Lager zu vermeiden und die Kosten der Lagerung zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass ein Standard-Kugellager verwendet wird, können die Kosten reduziert werden. Weiterhin ist dieses Lager axial durch einen Kunststoffring vorgespannt. Das durch Temperaturveränderungen entstehende Spiel wird durch den Kunststoffring in axialer Richtung kompensiert. Dadurch wird ein axialer, fester Sitz des Lagers gewährleistet. Das axiale Spiel entsteht vor allem bei höheren Temperaturen durch die unterschiedlichen Ausdehnungen der Materialien. Bei tiefen Temperaturen dagegen schrumpft der Aluminiumwerkstoff des Gehäuses und erzeugt Spannungen. Auch diese können durch den Kunststoffring kompensiert werden.
  • Bei der Wahl des Materials für den axialen Ausgleichsring hat sich Kunststoff als beste Lösung herausgestellt. Beispielsweise sind Tellerfedern aus Metall dagegen ungeeignet, da sie am Gehäuse Abrieb erzeugen.
  • Ausführungsbeispiel
  • Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe anhand einer Zeichnung kurz erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 Lagerung der Welle nach dem Stand der Technik
  • 2 Lagerung der Welle nach der erfindungsgemäßen Lösung
  • Die 1 zeigt das Detail der Lagerung der Welle (1) einer Flügelzellenpumpe nach dem Stand der Technik. In dem Gehäuse (2) der Pumpe ist ein teures EC-Lager (3) angeordnet. Das EC-Lager weist außen zwei Radialringe zum Ausgleich des radialen Spiels auf.
  • Die 2 zeigt das Detail der Lagerung der Welle (1) einer Flügelzellenpumpe nach der erfindungsgemäßen Losung. In das Gehäuse (2) der Pumpe ist ein Standard Kugellager (4) angeordnet, welches axial durch einen Kunststoffring (5) vorgespannt wird. Der Kunststoffring (5) ist axial an der zum Läufer der Pumpe hin gerichteten Seite des Kugellagers angeordnet.
    • 1
    Welle
    2
    Gehäuse
    3
    EC-Lager
    4
    Kugellager
    5
    Kunststoffring

Claims (3)

  1. Flügelzellenpumpe, bestehend aus einem Pumpelement welches in einem Gehäuse (2) angeordnet ist, wobei das Pumpelement eine Welle (1), einen Läufer, Flügel, einen Kurvenring und mindestens eine Stirnplatte umfasst und wobei die Welle im Gehäuse durch ein Kugellager geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Spiel des Kugellagers durch einen Kunststoffring (5) ausgeglichen wird.
  2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffring (5) axial an der zum Läufer der Pumpe hin gerichteten Seite des Kugellagers angeordnet ist.
  3. Flügelzellenpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelzellenpumpe in einer hydraulischen Servolenkung eines Kraftfahrzeuges angewendet wird.
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