DE102019218034B4

DE102019218034B4 - Mehrflutige Flügelzellenpumpe

Info

Publication number: DE102019218034B4
Application number: DE102019218034.5A
Authority: DE
Inventors: Thilo Mauser; Sergej Berg
Original assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Current assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2021-07-29
Anticipated expiration: 2039-11-23
Also published as: CN113631815A; WO2021098921A1; DE102019218034A1; US20230304495A1; JP2022534112A

Abstract

Eine mehrflutige Flügelzellenpumpe (10) weist zumindest zwei Stellen (Öffnungen 28) entlang der Drehrichtung des Rotors (30) auf, an denen im Betrieb im Wesentlichen der gleiche Druck herrscht, und die von Ein- (16) und Auslässen (20) beabstandet und hydraulisch miteinander verbunden sind (Verbindung 26) .

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrflutige Flügelzellenpumpe.
Flügelzellenpumpen werden häufig, beispielsweise im Automobilbereich, verwendet, um eine Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Öl zu fördern. Derartige Pumpen können beispielsweise als Lenkhelf- oder Getriebepumpen eingesetzt werden.
Eine derartige Flügelzellenpumpe ist aus der DE 1 553 283 A bekannt und weist eine hydraulische Verbindung zwischen der Stelle des geringsten Abstandes von der Achse des Rotors und der Stelle des größten Abstandes von der Achse des Rotors auf.
Die US 9,366,251 B2 betrifft eine mehrflutige Flügelzellenpumpe. Diese sind üblicherweise symmetrisch aufgebaut, mit anderen Worten sind mehrere Pumpen mit jeweils einem Saug- und einem Auslassbereich um die Rotorachse herum angeordnet. Hierdurch können sich deren hydraulische und mechanische Kräfte ausgleichen, und weder auf den Rotor, noch dessen Welle, noch den umgebenden Hubring entstehen, zumindest theoretisch, Querkräfte. In der Praxis sorgen jedoch fertigungsbedingte Toleranzen dafür, dass die genannten Bauteile und deren Geometrie nicht symmetrisch sind. Dies erzeugt im Betrieb asymmetrische Drücke und damit asymmetrische Kräfte. Ähnliche Wirkungen haben Luftblasen im geförderten Öl oder eine ungleiche Versorgung der Saugbereiche mit Öl. Infolge derartiger Ungleichgewichte im Hinblick auf die Kräfte kommt es zu erhöhter Geräuschentwicklung und Verschleiß. Dem wird bislang durch vergleichsweise enge Toleranzen und/oder Kerben am Druckauslass entgegengewirkt, um Druckschwankungen gering zu halten.
Weitere ähnliche Pumpen gehen aus DE 11 2018 005 107 T5 , DE 10 2016 211 913 A1 , DE 11 2016 005 023 T5 , DE 10 2015 217 169 A1 , DE 10 2014 222 322 B3 und DE 18 12 251 C3 hervor.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mehrflutige Flügelzellenpumpe zu schaffen, die im Hinblick auf Geräuschentwicklung und/oder Verschleiß verbessert ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Patentanspruch 1 beschriebene mehrflutige Flügelzellenpumpe.
Demzufolge zeichnet sich diese dadurch aus, dass zumindest zwei Stellen entlang der Drehrichtung des Rotors, an denen im Betrieb im Wesentlichen der gleiche Druck herrscht, und die von Ein- und Auslässen beabstandet sind, hydraulisch miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten unterscheidet sich die erfindungsgemäße Maßnahme von der bei mehrflutigen oder mehrhubigen Flügelzellenpumpen üblichen Maßnahme, die mehreren Ein- und Auslässe jeweils miteinander zu verbinden. Vielmehr werden erfindungsgemäß Bereiche innerhalb der Flügelzellenpumpe hydraulisch miteinander verbunden, die, zumindest theoretisch, den gleichen Zelldruck aufweisen und von Ein- und Auslässen beabstandet sind. Hierdurch können Ungleichgewichte im Hinblick auf den Druck, wodurch diese auch immer hervorgerufen sein mögen, zumindest teilweise ausgeglichen und egalisiert werden, so dass Geräuschentwicklung und Verschleiß in vorteilhafter Weise verringert werden.
Wie nachfolgend genauer erläutert, ist dies durch vergleichsweise kostengünstige Maßnahmen möglich. Hierbei ist die Anzahl der Fluten, die in der erfindungsgemäßen Pumpe vorgesehen sind, beliebig, insbesondere kann es sich um eine zwei-, drei-, vier- oder mehrflutige Flügelzellenpumpe handeln. Bei einer zwei-, vier- oder einer anderen geradzahlig-flutigen Flügelzellenpumpe sind diagonal gegenüberliegende Zellen verbunden, und bei einer drei- oder fünfflutigen Pumpe sind es beispielsweise die um 120° bzw. 72° und in jedem Fall in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandeten Zellen.
Bevorzugt ist die hydraulische Verbindung in Form von Öffnungen, insbesondere Bohrungen und/oder Nuten in dem Rotor und/oder dem Hubring und/oder zumindest einer Seitenplatte ausgebildet. Insbesondere können in den Hubring geeignete Nuten eingelassen sein, die durch die Seitenplatten metallisch abgedichtet werden. Ferner können in den Seitenplatten Öffnungen ausgebildet, beispielsweise gebohrt oder durch ein additives Fertigungsverfahren ausgebildet sein. Die gleichen Fertigungsverfahren eignen sich für die Ausbildung von Öffnungen in dem Rotor zur Herstellung der erfindungsgemäßen hydraulischen Verbindung. Diese kann insbesondere zwischen sämtlichen Zellen, in denen im Betrieb theoretisch der gleiche Druck vorliegt, oder durch Verbindung nur mancher dieser Zellen ausgebildet werden. Bei einer Ausbildung von Öffnungen oder dergleichen im Rotor besteht der Vorteil, dass die erfindungsgemäße Verbindung stets vorhanden ist, während bei einer Ausbildung von Öffnungen oder dergleichen im Hubring oder einer Seitenplatte beim Überfahren der für die hydraulische Verbindung vorgesehenen Öffnung durch einen Flügel der Pumpe eine Unterbrechung der Verbindung erfolgt. Es wird jedoch erwartet, dass dies dem erfindungsgemäßen Effekt nicht nennenswert beeinträchtigt.
Besonders umfangreich können die erfindungsgemäßen Effekte genutzt werden, wenn zumindest zwei Öffnungen oder Nuten von der Rotorachse den gleichen Abstand aufweisen. Hierdurch wird ergänzend die Herstellung vereinfacht.
Eine besonders gute Funktionalität und Herstellbarkeit wird für zumindest eine radial verlaufende Bohrung oder Nut und/oder eine axiale Öffnung erwartet, insbesondere wenn diese geradlinig ausgeführt ist.
In anderen Anwendungsfällen kann durch eine insbesondere in dem Hubring verlaufende, zumindest teilweise in Umfangsrichtung ausgebildete Verbindung eine Schwächung des Rotors und der Seitenplatten in vorteilhafter Weise vermieden werden.
In diesem Fall ergibt sich durch die bevorzugte Maßnahme kein erhöhter Platzbedarf, wenn zumindest eine Verbindung einen Bolzen umgebend ausgeführt ist.
Für die Handhabung und den Zusammenbau der erfindungsgemäßen Pumpe bietet es ferner Vorteile, wenn diese einen die Seitenplatte verschließenden Deckel und/oder ein im Wesentlichen topfförmiges Gehäuse aufweist.
Für die Ausbildung der, zumindest in bestimmten Anwendungsfällen, vergleichsweise komplexen Konturen, welche die erfindungsgemäße Verbindung bilden, entfaltet ferner ein additives Fertigungsverfahren seine Vorteile.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaft in den Figuren dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine hydraulische Prinzipskizze mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe;
2 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe,
3 eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Pumpe ähnlich der ersten Ausführungsform,
4 eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe; und
5 eine Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe.

Wie in 1 zu erkennen ist, fördert die in dem gezeigten Fall zweiflutige Flügelzellenpumpe 10 Hydraulikflüssigkeit aus einem Reservoir 12. Zu diesem Zweck sind zwei Leitungen 14 zu dem jeweiligen Saug- oder Einlassbereich 16 ausgebildet, und in ähnlicher Weise erstrecken sich zwei Leitungen 18 von dem jeweiligen Auslassbereich 20, die miteinander verbunden sind.
Der Aufbau der Flügelzellenpumpe 10 ist nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 näher erläutert. In 1 ist jedoch zu erkennen, dass Bereiche oder Zellen, die von Ein- 16 und Auslass 20 beabstandet sind und aufgrund der zweiflutigen Ausführung der Pumpe diametral gegenüber liegen mittels der angezeigten Verbindung 26 hydraulisch miteinander verbunden sind. Zu diesem Zwecke sind in dem gezeigten Fall in einer Seitenplatte (40, vgl. 3) Öffnungen 28 ausgebildet. Mit dem Pfeil im Bereich des Rotors ist die Drehrichtung angedeutet.
In 2 ist diese zu derjenigen von 1 entgegengesetzt. In 2 ist eine dreiflutige Flügelzellenpumpe 10 dargestellt, die in bekannter Weise einen Rotor 30 mit Schlitzen 32 aufweist, in denen jeweils ein Flügel 34 in Radialrichtung beweglich aufgenommen ist. Entsprechend der dreiflutigen Ausbildung weist die Ausführungsform von 2 drei Einlässe 16 und drei Auslässe 20 auf. Diese sind in bekannter Weise in einem Hubring 36 ausgebildet. Entsprechend der in 1 gezeigten Ausführungsformen sind Stellen, die von Ein- 16 und Auslässen 18 beabstandet sind, und an denen theoretisch der gleiche Druck vorliegt, mit Öffnungen 28 versehen, um sie hydraulisch miteinander zu verbinden. Entsprechend der dreiflutigen Ausführung der in 2 gezeigten Flügelzellenpumpe sind diese Öffnungen 28 um 120° voreinander beabstandet. Es ist ferner die bevorzugte Maßnahme zu erkennen, wonach die Öffnungen von der Rotorachse den gleichen Abstand aufweisen.
Wie in 3 zu erkennen ist, ist in einer der Seitenplatten 40 die in 1 schematisch eingezeichnete Verbindung 26 in Form einer radial verlaufenden Nut ausgebildet und verbindet die beiden Öffnungen 28 miteinander. Die mit der Nut versehene Seitenplatte 40 ist mit einem Deckel 42 verschlossen, und der Deckel 42 ist zusammen mit den beiden Seitenplatten 40, dem Rotor 30 und dem Hubring 36 in einem im wesentlichen topfförmigen Gehäuse 44 aufgenommen.
Wenngleich dies für die dreiflutige Pumpe der 2 nicht gezeigt ist, kann die erfindungsgemäße Verbindung auch in Form radialer Verbindungen in dem Rotor 30 oder in dem Hubring 36 in Form einer in Umfangsrichtung verlaufenden Verbindung zwischen drei Zellen ausgeführt sein, wie nachfolgend für eine zweiflutige Flügelzellenpumpe beschrieben und in 4 bzw. 5 dargestellt.
In 4 ist eine der Ausführungsform von 1 ähnliche Flügelzellenpumpe 10 dargestellt, bei der jedoch die Verbindung 26 für den oben beschriebenen Druckausgleich in dem Rotor 30 und insbesondere auch dessen Welle 38 ausgebildet ist. In vorteilhafter Weise ist die Verbindung 26 als geradlinig durchgehende Bohrung ausgeführt. Für einen vollständigen Druckausgleich im Bereich sämtlicher Zellen müsste die Verbindung für jedes Zellenpaar wiederholt werden.
In 5 ist schließlich eine weitere Ausführungsform zu erkennen, bei der die Verbindung 26 in dem Hubring 36 ausgebildet ist. Wie in 5 zu erkennen ist, ist die Verbindung 26 über einen weiten Verlauf konzentrisch zu der Außenkontur des Hubrings 36 ausgeführt und mittels einer kurzen radialen Verbindung mit der jeweiligen Zelle der Pumpe verbunden. Im linken unteren Bereich von 5 ist zu erkennen, dass diese Verbindung 26 einen Bolzen, der als Kreis zu erkennen ist, umgebend ausgebildet sein kann.

Claims

Mehrflutige Flügelzellenpumpe (10), bei der zumindest zwei Stellen (Öffnungen 28) entlang der Drehrichtung des Rotors (30), an denen im Betrieb im Wesentlichen der gleiche Druck herrscht, und die von Ein- (16) und Auslässen (20) beabstandet sind, hydraulisch miteinander verbunden sind (Verbindung 26).
Mehrflutige Flügelzellenpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Verbindung (26) in Form von Öffnungen (28), insbesondere Bohrungen und/oder Nuten in dem Rotor (30) und/oder dem Hubring (36) und/oder zumindest einer Seitenplatte (40) ausgebildet ist.
Mehrflutige Flügelzellenpumpe (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Öffnungen (28) oder Nuten von der Rotorachse den gleichen Abstand aufweisen.
Mehrflutige Flügelzellenpumpe (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Bohrung oder Nut radial verläuft und/oder zumindest eine Öffnung (28) axial ausgebildet ist.
Mehrflutige Flügelzellenpumpe (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Bohrung, Öffnung (28) oder Nut geradlinig ausgebildet ist.
Mehrflutige Flügelzellenpumpe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Verbindung (26) zumindest teilweise in Umfangsrichtung verläuft.
Mehrflutige Flügelzellenpumpe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Verbindung (26) einen Bolzen umgibt.
Mehrflutige Flügelzellenpumpe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Seitenplatte (40) mit einem Deckel (42) verschlossen ist.
Mehrflutige Flügelzellenpumpe (10) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe ein im Wesentlichen topfförmiges Gehäuse (44) aufweist.
Mehrflutige Flügelzellenpumpe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Verbindung (26) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt ist.