DE10216549A1 - Pumpe - Google Patents

Abstract

Pumpe, wie Lenkhelfpumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe oder Rollenzellenpumpe, mit einem Konturring oder Hubring, mit einem Rotor, mit Flügeln oder Rollen, welche in Schlitzen des Rotors radial verschieblich angeordnet sind, und mit mindestens einer Druckplatte oder Seitenplatte, welche den Konturring, den Rotor und die Flügel seitlich abdichtet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, wie Lenkhelfpumpe, insbesondere Flügel­ zellenpumpe oder Rollenzellenpumpe, mit einem Konturring oder Hubring, mit einem Rotor mit Flügel oder Rollen, welche in Schlitzen des Rotors radial verschieblich abgeordnet sind, und mit einer vorderen Druckplatte oder Seiten­ platte, welche den Konturring, den Rotor und die Flügel seitlich abdichtet. Derartige Pumpen werden beispielsweise in Servolenkungssystemen eingesetzt und fördern ein Fluid, um eine Unterstützung der am Lenkrad eines Kraftfahrzeugs aufzubringenden Lenkkraft hervorzurufen. Die Pumpe, die z. B. über einen Riementrieb von einer Brennkraftmaschine angetrieben werden kann, erzeugt daher einen in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl variablen Volumenstrom bzw. eine drehzahlabhängige Fördermenge.

Aus der DE 198 36 628 A1 ist eine Pumpe der hier angesprochenen Art bekannt.

Für die Betriebsbereiche, in denen der an die Pumpe angeschlossene Ver­ braucher, wie z. B. die Servolenkung, nur einen bestimmten maximalen Volumenstrom braucht, aber die Pumpe drehzahlbedingt mehr fördert, ist bei der bekannten Pumpe ein Stromregelventil vorgesehen, das den von der Pumpe an den Verbraucher abgegebenen Medienstrom begrenzt. Übersteigt die Förder­ leistung der Pumpe den maximalen Volumenstrombedarf des Verbrauchers, so öffnet das Stromregelventil einen Abströmkanal, über den das von der Pumpe geförderte überschüssige Medium direkt in der Pumpe zurück zur Saugseite der Pumpe gelangt. Es hat sich herausgestellt, daß bei hohen Drehzahlen in vielen Fällen Schäden durch Kavitation auftreten können. Auch ergibt sich je nach Aus­ führung eine ungleichmäßige Saugleistung innerhalb der Pumpe. Deswegen wurde in der DE 198 36 628 A1 eine Anordnung geschaffen, bei der das Stromregelventil mittig über dem Bereich der Pumpenrotationsgruppe liegt und jeweils zur Vorderseite und zur Rückseite der Pumpe in der Stromregelventil­ anordnung eine Abströmbohrung besitzt. Damit kann sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite der Rotationsgruppe mit einem entsprechenden Auflade­ strom für die Ansaugbereiche beaufschlagt werden. Nachteilig bei dieser Anord­ nung ist, daß die Pumpe sehr groß baut, da die Anordnung des Stromregel­ ventils über der Rotationsgruppe eine große Bauhöhe erfordert und entspre­ chende Auflade- und Umlenkkanäle im vorderen Gehäusebereich und im hinteren Gehäusebereich der Pumpe viel Raum einnehmen.

Außerdem ist bei anderen bekannten Pumpenkonstruktionen aus Platzgründen eine derartige Anwendung nicht möglich. So zeigt zum Beispiel die internationale Veröffentlichung WO 97/49915 eine Pumpe, bei welcher das Stromregelventil vorne über einem Wellenlager angeordnet ist und über eine Aufladeleitung schräg nach hinten unten die Rotationsgruppe mit dem anzusaugenden Ölstrom versorgt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der hier angesprochenen Art derart auszugestalten und weiterzubilden, daß eine gleichmäßige Aufladung der Zellen der Fördereinrichtung sichergestellt ist und Schäden aufgrund von Kavitation wirksam vermieden werden. Das soll alles ohne zusätzlichen großen Platzbedarf geschehen.

Die erfindungsgemäße Pumpe löst die voranstehende Aufgabe dadurch, daß eine Pumpe, wie Lenkhelfpumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe oder Rollen­ zellenpumpe, mit einem Konturring oder Hubring, mit einem Rotor mit Flügeln oder Rollen, welche in Schlitzen des Rotors radial verschieblich angeordnet sind, mit einer vorderen Druckplatte oder Seitenplatte, welche den Konturring, den Rotor und die Flügel seitlich abdichtet, derartig ausgelegt ist, daß der Ring oder ein Teil der vorderen Seitenplatte im Aufprallbereich eines Rücklaufölstrahles der Pumpe so positioniert sind, daß sie quer zur Strömungsrichtung dieses Strahles als Stromteiler wirksam sind und diesen Rücklaufölstrahl im wesentlichen hälftig in einen vorderen und einen hinteren Ölstrom aufteilen, bezogen auf die Längsachse der Pumpe.

Bevorzugt wird eine Pumpe, bei welcher der Ring oder die vordere Seitenplatte mit ihrem Außendurchmesser etwa mittig in dem Rücklaufölstrom und quer zur Strömungsrichtung oder etwa in der Mittelachse der Rücklaufleitung eine im wesentlichen scharfkantige Querstufe bilden.

Weiterhin wird eine Pumpe bevorzugt, bei der der Stromteiler bzw. die Stufe im wesentlichen die Hälfte des Rücklaufölstrahls nach vorne vor die vordere Seitenplatte ablenkt und diese Hälfte des Rücklaufölstrahls im weiteren Strömungsverlauf weiter aufgeteilt wird und rechts und links zu den Saugnieren der vorderen Seitenplatte geleitet wird.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausbildung umfaßt eine Pumpe, die sich da­ durch auszeichnet, daß durch den Stromteiler bzw. die Stufe der Rücklauf­ ölstrahl so aufgeteilt wird, daß die Teilströme den gleichen Energieinhalt, wie Aufladedruck, haben, so daß an allen vier Saugnieren, d. h. an den zwei Saugnieren der vorderen Seitenplatte und an den zwei Saugnieren einer hinteren Seitenplatte im wesentlichen der gleiche Energieinhalt in der Strömung, wie gleicher Aufladedruck, bereitstellbar ist.

Weiterhin wird eine Pumpe bevorzugt, bei welcher die vordere Seitenplatte zur Bildung einer Stufe mit dem Ring zumindest im Rücklaufölstrahlbereich einen kleineren Außendurchmesser als der Ring hat oder die vordere Seitenplatte in diesem Bereich so ausgebildet ist, daß sie selbst teilweise eine Ringstufe in etwa der Mittelachse des Rücklaufölstrahls oder der Rücklaufleitung darstellt.

Eine weitere erfindungsgemäße Pumpe zeichnet sich dadurch aus, daß durch den zumindest teilweise reduzierten Außendurchmesser der vorderen Seiten­ platte gegenüber dem Ring ein Aufprallbereich auf der vorderen Ringkreisfläche, und gegenüber der Gehäusewand der Pumpe ein vergrößerter Umlenkbereichs­ querschnitt gebildet wird.

Eine erfindungsgemäße Ausbildung der Pumpe bildet durch die zumindest im Rücklaufölstrahlbereich im Außendurchmesser reduzierte vordere Seitenplatte zusammen mit dem Gehäuse und dem Ring erweiterte Ansaugkanäle bis zu den beiden Ansaugöffnungen bzw. Saugnieren der vorderen Seitenplatte der Rotationsgruppe.

Bevorzugt wird weiterhin eine Pumpe, die sich dadurch auszeichnet, daß der Rücklaufölstrahl durch einen Injektorstrahl bzw. Injektorkanal einer Stromregel­ ventileinrichtung und eines Rücklaufölkanals in der Pumpe dargestellt ist oder nur durch einen Rücklaufölkanal in der Pumpe dargestellt ist.

Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Pumpe nach dem Stand der Technik.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Pumpe.

Fig. 3 zeigt perspektivisch einen Ring mit einer erfindungsgemäßen Seitenplatte.

Fig. 4 zeigt in Aufsicht eine Seitenplatte.

Zum besseren Verständnis soll zunächst allgemein anhand von Fig. 1 auf den Aufbau einer Flügelzellenpumpe nach dem Stand der Technik eingegangen werden. Diese umfaßt ein Gehäuse 1, in dem ein zu einem Auslaß führender Druckmittelbereich 3 vorgesehen ist. Über den hier nicht dargestellten Auslaß wird ein Verbraucher, beispielsweise eine Servolenkung, mit einem Druckmittel, beispielsweise Hydrauliköl, versorgt.

Das Gehäuse weist unter anderem einen im wesentlichen kreisrunden Innenraum 5 auf, der einen Konturring 7 und einen Rotor 9 aufnimmt, in dessen Umfangsfläche Flügel 8 aufnehmende Schlitze eingebracht sind. Der Rotor 9 wird über eine Antriebswelle 11 in Rotation versetzt, so daß sich die Flügel 8 innerhalb des Konturrings 7 bewegen, dessen hier nicht dargestellter Innenraum so ausgestaltet ist, daß zwei sichelförmige, auch als Förderräume bezeichnete Freiräume gebildet werden, die von den Flügeln durchlaufen werden. Zwischen je zwei - in Umfangsrichtung gesehen - benachbarten Flügeln liegen sogenann­ te Flügelzellen, die bei einer Drehung des Rotors je nach Position entweder kleiner oder größer werden. Dadurch werden zwei Saug- und zwei Druck­ bereiche gebildet. Die Funktionsweise derartiger Flügelzellenpumpen ist bekannt und soll hier nicht weiter erläutert werden.

Die Stirnflächen des Konturringes 7 und des Rotors 9 liegen an Dichtflächen an, die von Druckplatten oder Seitenplatten 12.1 und 12.2 gebildet werden. Im folgenden wird die von der Welle 11 durchdrungene Druckplatte 12.1 als vordere Seitenplatte und die andere Druckplatte 12.2 als hintere Seitenplatte bezeichnet. Die aus den beiden Druckplatten 12.1 und 12.2, dem Konturring 7 und dem Rotor 9 mit den Flügeln 8 gebildete Einheit liegt somit im Innenraum 5 des Gehäuses. Zumindest die dem Druckmittelbereich 3 bzw. Auslaß zugewandte Druckplatte 12.1 ist so ausgebildet, daß das von den Flügelzellen geförderte Hydrauliköl durch die Druckplatte hindurch gefördert wird und in einen zwischen der Druckplatte und der Gehäuseinnenseite gebildeten Auslaßbereich 3 und von dort zum Verbraucher gelangt.

In Fig. 1 ist weiterhin im Gehäuse 1, im Querschnitt gesehen, eine Ventilboh­ rung 13 dargestellt, in der hier geschnitten ein Stromregelventilkörper 15 gezeigt ist. Das Stromregelventil 15 regelt bei hoher Pumpendrehzahl den überschüssi­ gen Ölstrom, der für die Servolenkung nicht benötigt wird, dergestalt ab, daß dieser überschüssige Ölstrom durch eine Bohrung 17, durch eine Bohrung 19 und weiterhin durch einen Kanal 25 in den Gehäusebereich 5 und damit in den Ansaugbereich der Pumpe zurückgeführt wird. Weiterhin ist im Gehäuse 1 ein Kanal 21 angeordnet, der den Kanal 19 bzw. 25 in etwas seitlich versetzter Position kreuzt (in dieser Schnittebene nicht erkennbar) und mit einem Saugleitungsanschluß 23 kommuniziert, durch den das aus dem Lenkgetriebe zurücklaufende Öl oder das aus einem Tank zurücklaufende Öl der Pumpe wieder zugeführt wird. Dabei erzeugt der vom Stromregelventil 15 über die Bohrung 17 abstrahlende Ölstrom durch den Kanal 19 im Kreuzungsbereich mit der Leitung 21 eine sogenannte Injektorwirkung, das heißt, der vom Stromregelventil durch die Bohrung 17 mit hoher Geschwindigkeit abströmende Ölstrahl reißt aus der Leitung 21 bzw. aus dem Tankanschluß 23 einströmendes Öl mit. Derartige Injektorwirkungen in Lenkhelfpumpen sind hinreichend bekannt und beschrieben. Zusätzlich ist am unteren Ende der Sackbohrung 21 ein Kanal 27 zu erkennen, durch den gegebenenfalls das von einem hier nicht dargestellten Druckbegrenzungsventil abströmende Öl in den Ansaugbereich der Pumpe zurückgeführt wird. Man erkennt, daß der Kanal 25 am oberen Umfang der Druckplatte 12.1 und des Hubrings 7 etwa auf den Umfangsflächen 29 der Druckplatte 12.1 und 31 des Hubrings 7 in den Ansaugraum 5 einmündet. Von dort muß sich der anzusaugende Ölstrom 30 nach vorne in die Saugnieren der Druckplatte 12.1 und nach hinten in die Saugnieren der Druckplatte 12.2 auftei­ len. Es hat sich herausgestellt, daß diese Aufteilung bei der hier dargestellten Pumpe ungleichmäßig ist und zu einer Benachteiligung des zur vorderen Druckplatte 12.1 strömenden Ölstroms und damit der Aufladung der Pumpe von dieser Seite führt. In Fig. 1 ist also der mit dem Problem behaftete Stand der Technik dargestellt.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Verbesserung der Pumpe dargestellt. Man erkennt, daß der obere Umfangsbereich der vorderen Druckplatte 12.1 im Durchmesser reduziert ist, so daß sich der Umfangsbereich 33 der Druckplatte 12.1 unterhalb der Einmündung des Saugölkanals 25 befindet. Das führt dazu, daß die obere vordere Kante 35 des Hubrings 7 nahezu mittig in den Leitungs­ querschnitt des Saugölkanals 25 hineinragt und damit in dem Rücklaufölstrahl 30, der durch diesen Kanal 25 der Pumpe zugeführt wird, eine ringförmige Stufe 36 bildet. Diese Stufe 36 führt zu einer gleichmäßigen, etwa hälftigen Aufteilung des Rücklaufölstroms 30 in den vorderen Bereich zur Druckplatte 12.1 und in den hinteren Bereich zur Druckplatte 12.2. Damit ist eine gleichmäßige Beliefe­ rung des vorderen und hinteren Ansaugbereichs der Pumpe mit dem Rücklauföl gewährleistet, was vorteilhafterweise zu gleichen Energieinhalten der Ölströme und damit zu gleichwertigen Aufladedrücken an den Saugnieren der jeweiligen Platten führt.

Fig. 3 zeigt perspektivisch und schematisch eine erfindungsgemäße Platte 12.1 mit dem Hubring 7. Man erkennt, daß die Platte 12.1, die im unteren Bildbereich noch den gleichen Außendurchmesser 39 wie der Hubring 7 besitzt, im oberen Bereich mit einem reduzierten Durchmesser 33 einen Kreisflächenabschnitt 40 des Hubrings nicht mehr überdeckt, so daß die Kante 3.5 aus dem Bereich, in dem das Öl seitlich an der Platte entlang bis zu den Saugnieren 37 strömt, herausragt. Somit wird zwischen der Platte 12.1 und dem Hubring 7 eine Stufe 36 gebildet, die erfindungsgemäß als Stromteiler wirksam wird. Selbstverständ­ lich ist es nach der vorliegenden Erfindung auch möglich, statt eines teilweise reduzierten Außendurchmessers der Platte 12.1 die Stufe 36 selber in eine der­ artige Druckplatte 12.1 einzubauen, wichtig ist nur, daß eine geometrische Anordnung wie hier zum Beispiel die der Kante 35 etwa mittig im Rücklaufölstrahl der Rücklaufleitung 25 angeordnet ist und durch die Frontfläche einer derartig stufenartig ausgearbeiteten Platte, wie hier durch die Frontfläche 40 des Hubrings dargestellt, ein großer Teilbereich des Ölstroms nach vorne und nach unten zu den Saugnieren 37 umgelenkt wird.

Die dem Rotor 9 und Ring 7 zugewandte Fläche der Druckplatte 12.1 ist in Fig. 4 in Aufsicht dargestellt. Deutlich zu erkennen sind jeweils zwei Ansaugbereiche 41 und Saugnierenbereiche 37 und zwei in etwa nierenförmige Druckbereiche 43. Weiter innen sind in der Druckplatte 12.1 vier Öffnungen 45 zur Versorgung der Unterflügelbereiche mit Hochdruck-Hydrauliköl vorgesehen. Weiterhin sind zwei in etwa kreisringförmige Durchbrüche 47 zur Aufnahme von Befestigungs­ bolzen dargestellt.

Der reduzierte Durchmesser 33 der erfindungsgemäßen Platte 12.1 ist gegen­ über dem gestrichelt dargestellten Durchmesser 39 des Hubrings 7 (bzw. einer Druckplatte nach dem Stand der Technik) klar zu erkennen. Somit wird nicht nur die zur Stromteilung benötigte Stufe 36 erzeugt, sondern es ist auch klar ersichtlich, daß die aus dem vorderen Ölstrom 30.1 entstandenen Teilströme 48 zu den vorderen Saugnieren 37 größere Strömungsquerschnitte zur Verfügung haben und damit geringeren Strömungswiderständen ausgesetzt sind.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor­ schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbarte Merkmalskombinationen zu beanspru­ chen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Aus­ bildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des je­ weiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Tei­ lungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindun­ gen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteran­ sprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung aer Erfindung zu verste­ hen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Ab­ änderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Ele­ mente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kom­ bination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemei­ nen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebe­ nen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Ver­ fahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe ent­ nehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (9)

1. Pumpe, wie Lenkhelfpumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe oder Rollen­ zellenpumpe, mit einem Konturring oder Hubring, mit einem Rotor mit Flügeln oder Rollen, welche in Schlitzen des Rotors radial verschieblich angeordnet sind, mit einer vorderen Druckplatte oder Seitenplatte, welche den Kontur­ ring, den Rotor und die Flügel seitlich abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring oder ein Teil der vorderen Seitenplatte im Aufprallbereich eines Rücklaufölstrahles der Pumpe so positioniert sind, daß sie quer zur Strö­ mungsrichtung dieses Strahles als Stromteiler wirksam sind und diesen Rücklaufölstrahl im wesentlichen hälftig in einen vorderen und einen hinteren Ölstrom aufteilen, bezogen auf die Längsachse der Pumpe.

2. Pumpe, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring oder die vordere Seitenplatte mit ihrem Außendurchmesser etwa mittig in dem Rücklaufölstrahl und quer zur Strömungsrichtung eine im wesentli­ chen scharfkantige Querstufe bilden.

3. Pumpe, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Stromteiler bzw. die Stufe im wesentlichen die Hälfte des Rücklauföl­ strahls nach vorne vor die vordere Seitenplatte abgelenkt wird und dort im weiteren Strömungsverlauf rechts und links zu den Saugnieren der vorderen Druckplatte geleitet wird.

4. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Stromteiler bzw. die Stufe der Rücklauföl­ strahl so aufgeteilt wird, daß die Teilströme den gleichen Energieinhalt, wie Auffadedruck für die Saugnieren, haben, so daß an allen vier Saugnieren der Pumpe im wesentlichen der gleiche Energieinhalt in der Strömung, wie glei­ cher Aufladedruck, bereitstellbar ist.

5. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Seitenplatte zur Bildung einer Stufe mit dem Ring zumindest im Rücklaufölstrahlbereich einen kleineren Außen­ durchmesser als der Ring hat oder die vordere Seitenplatte in diesem Be­ reich so ausgebildet ist, daß sie selbst eine Ringstufe in etwa der Mittelachse des Rücklaufölstrahls oder der Rücklaufleitung darstellt.

6. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch den zumindest teilweise reduzierten Außen­ durchmesser der vorderen Seitenplatte gegenüber dem Ring ein Aufprallbe­ reich auf der vorderen Ringkreisfläche, und gegenüber der Gehäusewand der Pumpe ein vergrößerter Umlenkbereichsquerschnitt gebildet wird.

7. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest im Rücklaufölstrahlbereich im Außen­ durchmesser reduzierte vordere Seitenplatte zusammen mit dem Gehäuse und dem Ring erweiterte Ansaugkanäle bis zu den beiden Ansaugöffnungen bzw. Saugnieren der vorderen Seitenplatte der Rotationsgruppe bildet.

8. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklaufölstrahl durch einen Injektorstrahl bzw. ei­ nen Injektorkanal einer Stromregelventileinrichtung und eines Rücklaufölka­ nals in der Pumpe dargestellt ist oder nur durch einen Rücklaufölkanal in der Pumpe dargestellt ist.

9. Pumpe, wie Lenkhelfpumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe oder Rollen­ zellenpumpe, mit einem Konturring oder Hubring, mit einem Rotor mit Flügeln oder Rollen, welche in Schlitzen des Rotors radial verschieblich angeordnet sind, mit mindestens einer Druckplatte oder Seitenplatte, welche den Kontur­ ring, den Rotor und die Flügel seitlich abdichtet, gekennzeichnet durch min­ destens ein in den Anmeldeunterlagen offenbartes erfinderisches Merkmal.