DE1653921A1

DE1653921A1 - Umlaufverdraengerpumpe

Info

Publication number: DE1653921A1
Application number: DE1967T0035480
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1966-12-17
Filing date: 1967-12-14
Publication date: 1972-04-20
Also published as: DE1653921B2; GB1198716A; DE1653921C3; US3495539A

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-INQ. FRITZ THIELEKE DR.-INQ. RUDOLF DDRINQ DR. JOACHIM FRIOKE

BRAUNSCHWEIG - MÜNCHEN

1 118

!DOYODA MACHINE WORKS LIMITED

1, 1-chome, Asahioho, Kariya, Aiohi prefecture, Japan

UmIaufverdrängerpump e

Die Erfindung betrifft eine UmIaufverdrängerpumpe, bestehend aus einem äußeren Gehäuse, einer zylindrischen Pumpenkammer, in welcher ein Verdrängerkörper mit gegenüber der Innenfläche der Pumpenkammer nicht konzentrischer Umfangsflache rotiert, und einer Reihe von in Umfangsriohtung verteilt angeordneten, sich über die länge des Rotors erstreckenden und die Pumpenkammer in Zellen unterteilenden Dichtungswlementen.

Bei üblichen Umlaufverdrängerpumpen dieser Art wird ein exzentrischer Rotor verwendet, der mit Rollen zusammenwirkt, die innerhalb einee Gehäuseelementes angeordnet sind, wobei in diesem Gehäuse die Saug- und Deckeinrichtung en angeordnet sind. Diese bekannten Umlaufverdrängerpumpen haben verschiedene Nachteile, insbesondere bezüglich der Abdichtung und bezüglich der Saug- und Druokeinrichtungen, so daß in dem Bereich hoher Drücke ; oft ein Auslecken von Druckmittel festgestellt werden konnte. Weiterhin treten schädliche Vibrationen und ein erheblicher Lärm aufgrund der Schwingungen des Entladedruckes der Flüs-

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sigkeit auf. Es wurde weiterhin festgestellt, daß bei dieser allgemeinen Art von Pumpen ein zu großer Überschuß an Flüssigkeit bei der Pumpenleistung vorliegt, wenn die Pumpe mit hoher Geschwindigkeit arbeitet oder der hydraulische Motor, der durch diePumpe gespeist wird, ohne Belastung läuft. Dadurch wird ein beachtlicher Teil der Leistung vergeudet für die Lieferung großer Mengen unbenötigter Flüssigkeit. Beispielsweise in der Anwendung einer solchen Pumpe bei einem Lenkhilfgetriebe für Automobile läuft der hydraulische Motor dieser Einrichtung im wesentlichen ohne Belastung, wenn die Maschine mit großer Geschwindigkeit rotiert, d.h. wenn das Fahrzeug mit großer Geschwindigkeit fährt, da bei diesen Geschwindigkeiten die Lenkhilfe wegen der geringen Lenkausschläge in der Regel nicht in Betrieb ist. Dagegen muß die Pumpe mit großer Geschwindigkeit umlaufen und damit große Mengen an Flüssigkeit liefern. Die Leistung der Masohine wird dadurch wesentlich verringert, da ein Teil der Kraft durch die Pumpenarbeit verbraucht wird. Es liegt also ein Leistungsverlust der Arbeitsmaschine vor.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Umlauf verdränger pumpe der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß sie auch bei hohem Druck und bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten gute Arbeitscharakteristiken aufweist und bei der der Kraftverlust der Antriebsmaschine verringert werden soll. Dadurch wird insbesondere eine Verdrängerpumpe geschaffen werden, die ganz besonders geeignet ist für die Anwendung bei Lenkhilf getrieben für Automobile.

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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Dichtungselemente in der Wand der Pumpenkammer geführt und elastischgpgen die Umfangsflache des Rotors gedrückt sind und der Rotor auf den sich diametral gegenüberliegenden Umfangsflächen von in Drehrichtung abnehmendem bzw. !zunehmendem Radius ,•jeweils mit einer Saug- bzw. einer Druckleitung in Verbindung stehende Ausnehmungen vorgesehen sind. Gemäß der prinzipiellen Charakteristik der Erfindung wird die Arbeitsflüssigkeit zusammengedrückt, bevor sie entladen wird, wobei sie langsam in den Druckkanal geführt wird, um eine Gleichförmigkeit der Pumpenlieferungsmenge zu gewährleisten und eine Schwingung des Entladedruckes der Pumpe zu vermeiden. Gleichzeitig wird die elastische JJachfolgebewegung der Dichtelemente wesentlich verbessert.

Die überschüssige, bei hoher Pumpengeschwindigkeit von der Pumpe bzw. bei unbelastetem hydraulischen Motor gelieferte Flüssigkeit kann durch einen niedrigen Strömungswiderstand entweichen, so daß der Kraftverlust der Antriebsmaschine wesentlich kleiner ist. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist ein besonderes Strömungssteuerventil vorgesehen, das duroh die Zentrifugalkräfte betätigt wird, um die Rückführung von überschüssiger Flüssigkeit in den Saugkanal zu steuern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand sohematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

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Fig.1 zeigt einen Längsschnitt durch eine AusfUhrungsform der Erfindung, wobei der Schnitt entlang der Schnittlinie 1-1 der Pig.2 geführt ist.

Die Fig. 2 und 3 sind Schnitte entlang der Schnittlinien 2-2 und 3-3 der Fig.1.

Die Fig. 4 und 5 sind Schnitte entlang der Schnittlinien 4—4 und 5-5 der Fig.2.

Die Fig.6 und 7 sind perspektivische Ansichten eines Pumpenrotors unter zwei verschiedenen Blickwinkeln.

Fig.8 zeigt einen Längsschnitt einer abgewandelten AusfUhrungsform der Erfindung, wobei der Schnitt entlang der Linie 8-8 der Fig.9 geführt ist.

Fig.9 ist ein Schnitt entlang der Linie 9-9 der Fig.8;

Fig. 10 ist ein Schnitt', der die Arbeitsweise des Strömungssteuerventils zeigt;

Fig.11 ist ein teilweiser Schnitt entlang der Linie 11-11 der Fig.9.

12 ist ein Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Schnitt entlang der Linie 12-1? der Fifc.13 geführt ist.

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Pig. 13 ist ein Schnitt entlang der Linien 13-13 der Pig.12$

Jig.14 ist ein Diagramm, welches die druckseitigen Charakteristiken zeigt, während

Pig.15 eine soheiwtische Darstellung ist, weiche den Saugzyklus und den Entladezyklus der Verdrängerpumpe nach der Erfindung wiedergibt.

Zunächst wird die Erfindung anhand eines ersten Ausftihrungsbeispiels gemäß den Pig.1-7 beschrieben.

In einem äußeren Gehäuse 10 ist ein zylindrisches Gehäuseglied 20 und ein Rotor30, sowie zwei Scheiben 12 und 13 aufgenommen, die -jeweils an den Stirnflächen des zylindrischen Gehäuseele— mentas 20 und des Rotors 30 anliegen. Ein Sperrelement 14 ist aii-ü Hilfe einer Ringmutter 15 angeklemmt, so daß die beiden Scheiben 12 und 13 in ihren Stellungen gehalten sind. Das äußere Gehäuse 10 und das Sperrelement 14 ragen jeweils koaxial nach außen vor und bilden zylindrische Abschnitte 10a und 14a, in denen Lager 16 und 16· sowie ein Diohtelement 17 durch Pederringe 18, 18' festgelegt sind, um eine Antriebswelle 31 für den Rotor 30 zu unterstützen. Das eine Ende der Welle 31 ist mit einer nicht wiedergegebenen Antriebsmaschine durch übliche Mittel verbunden. Auf dem zentralen Abschnitt der Welle 31 ist 9%i\ lockenring 32 befestigt, dessen Profil weiter unten beaohrieben wird und der den Pumpenrotor 30 mit einem nicht kreisförmigen Profil bildet. Zwischen dem inneren kreisförmigen timfang

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des zylindrischen Gehäuses 20 und dem Rotor 30 wird damit ein Raum 21r gebildet, der eine kreis-zweieckförmige Querschnittgestalt besitzt. Weiterhin sind entlang der inneren Umfangsflache des Gehäuseelementes 20 eine Mehrzahl von axial verlaufenden und radial eingelassenen Nuten 22 in Umfangsrichtung mit gleichen Abständen verteilt angeordnet. In jeder dieser Nuten 22 ist ein Dichtungselement 23 mit einer Feder 24 aufgenommen. Die Abdichtungselemente 23 können mit gleichmäßigem Druck auf der äußeren Umfangsfläche dee Rotors 30 angedrückt werden und zwar durch die Wirkung der Federn 24. Aufgrund einer Berührung mit den Seitenwänden der Nuten 22 wird der Raum 21r in eine Mehrzahl von einzelnen Pumpräumen oder Zellen 25 unterteilt. Im dargestellten Beispiel sind sechs Abdichtungselemente 23 und damit sechs einzelne Zellen 25 vorgesehen. Gemäß der Erfindung ist das Abdichtungselement 23 aus einem plattenförmigen oder Blechmaterial durch Umbiegen in U-Form hergestellt, so daß es eine kleine Masse besitzt, um auch bei hoher Geschwindigkeit zuverlässig und ständig der Änderung der Lage der Oberfläche des Rotors folgen zu können. Weiterhin weist das Abdichtungselement einen Ausschnitt 23s an einer Seite des U-förmigen Profils auf, so daß mit Hilfe des auf die Rückseite des Dichtungselementes wirksamen Entladedruckes stets ein wirksamer Abdichtungsdruck auf die Rotorfläche in dem Hochdruckbereich ausgeübt wird.

Auf dem äußeren Umfang des Nockenringes 32, der den Pumpenrotor 30 bildet, ist eine erste Nockenfläche O^ vorgesehen, deren " Krümmungsradius allmählich in Richtung der Drehung abnimmt.

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Weiterhin ist eine zweite gegenüberliegende Nockenfläche Cp vorgesehen, deren Krümmungsradius allmählich in Drehrichtung zunimmt. Dadurch wird periodisch das Volumen der zugehörigen Pumpzellen 25» die durch die Dichtungeelemente abgedichtet und getrennt sind, vergrößert bzw.. verkleinert. Die beiden Nockenflächen O₁ und ö„ sind jeweils untereinander durch Zwischenfläohen mit dem Krümmungsradius R₁, R verbunden, die jeweils

¹ 2 einen konstanten kleinen bzw. einen konstanten großen Radius besitzen. Der zylindrische Flächenabschnitt Rp weist einen Krümmungsradius auf, der nahezu der gleiche ist wie der Radius der inneren Bohrung des zylindrischen Gehäusegliedes 20, um eine Gleitdichtung mit diesem Gehäuse zu bilden. Die Verbindungen zwischen den gekrümmten Abschnitten R.. und Rp und den Nockenflächen C₁ und C₂ sind mit glatten Übergängen ausgebildet, so daß kein abrupter Krümmungswechsel stattfindet. Die zylindrischen Flächenabschnitte R^ und R₂ dienen dazu, einen augenblicklichen und abrupten Wechsel der radialen Verschiebung der Dichtungselemente zu vermeiden und zwar in Richtung zum Zentrum oder in radialer Richtung nach außen. Das Dichtungselement 23 wird durch die zylindrischen Abschnitte R- und Rp, die einen festen Radius besitzen, in einer solchen Weise geführt, daß die Elemente 23 ihre radiale Verschiebung erst beginnen nach dem sie einige Zeit durch die Flächenabschnitte R₁ und R₂ in gleichen Abständen oder in Ruhe gehalten sind, so daß eine sprungartige Bewegung der Elemente 23 vermieden wird und die AbdichtungBfähigkeit der Elemente bei hohen Geschwindiskeiten

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wesentlich verbessert wird.

Wie in Fig.7 gezeigt, ist in dem zentralen Abschnitt der ersten Mbckenflache Cj eine Ausnehmung 33 vorgesehen, die · mit einem Saugkanal 34 in Verbindung steht, welcher in der Mittellinie der Antriebswelle 31 vorgesehen ist. Diese Einrichtung bildet die Saugvorrichtung. Wie aus Fig.6 hervorgeht, ist eine entsprechende Ausnehmung 35 im zentralen Bereich der zweiten Nockenfläohe O₂ vorgesehen, die mit einem Druckabführungskanal 36 verbunden ist, der auf der äußeren Umf angsfläohe der Antriebswelle 31 eingearbeitet ist, wobei der Kanal 36 mit einer Druokmittelsammelnut 19 in Verbindung steht,- die in der Seitenwand des äußeren Gehäuses eingearbeitet ist. Diese Mittel bilden die Entladevorrichtung· Durch diese Entladevorrichtung kann die Druckflüssigkeit nach außen, außerhalb der Scheiben 12 und 13 geführt werden, wobei der Flüssigkeitsdruck auf diese Scheiben 12 und 13 von der Außenseite einwirkt. Hierduroh wird eine zuverlässige Abdichtung an den Stirnflächen des Rotors erzielt und es kann keine Leckflüssigkeit austreten, wobei gleichzeitig die axiale Belastung durch den Rotor 30 ausgeglichen wird.

Die Öffnungskanten der Ausnehmungen 33 und 35» welche die Saugeinriohtung und die Entladeeinrichtung bilden, erstrecken sich in Umfangsrichtung auf der äußeren Umfangsflache des Rotors, so daß der öffnungswinkel der Ausnehmung 33 in der ausgedehnten Richtung in Bezug auf die Mftte der Drehbewegung des Rotors nahau der gleiche ist, wie der Ausdehnungswinkel der

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ersten Nockenflache C. gemessen an der Mitte der Drehbewegung· Dementsprechend ist es möglich., die jeweilige Zelle* die durch Abdichtungselemente 23 (in Fig. 2 die linken Zellen) getrennt sind, nacheinander mit dem Saugkanal 34 zu verbinden, um den Saugvorgang zu ermöglichen.

Auf der Öffnungskante der Ausnehmung 33 in Richtung auf die Zylin4rfläehe R₂ ist eine konvergierende Nute 39 vorgesehen, die sich in die Zylinderflache R₂ erstreckt, um zu vermeiden, daß Flüssigkeit in der Arbeitszelle, welche in den Saugzyklus nach Beendigung des Entladezykluses übergeht, eingesperrt wird*

Der öffnungswinkel der Ausnhemung 35 im Bereich der Drehmitte des Rotors ist nahezu der gleiche wie der öffnungswinkel der zweiten Nockenfläche C₂, geraessen an dem Zentrum der Drehbewegung, so dafl die jeweiligen Zellen zum Zwecke der Entladung, d.h. die rechtsseitigen Zellen in Fig. 2 mit dem Entladekanal nacheinander in Verbindung treten können. Um die Flüssigkeit in den Zellen 25 unter Druck zu setzen, bevor sie in den Entladezyklus eintreten, ist die Öffnungskant· der Ausnehmung 35 an einem Punkt, der geringfügig hinter dem Startpunkt des Entladezyklus liegt (der Startpunkt G«₂ der zweiten Nockenfläche O₂), angeordnet oder definiert. Weiterhin ist an dieser Öffnungskante eine konvergierende Nut 38 vorgesehen, um die Flüssigkeit in die Arbeitszelle zu leiten, welche in den Entladezyklus geht, und zwar mit geringer Geschwindigkeit in den Entladekanal 36, wodurch die Pul3ationsänd*rungen des Entladedruokes vermieden werden.

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In einer Pumpe, die in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, werden die Abdichtungswirkungen im wesentlichen auf zwei sich diametral gegenüberliegenden Abschnitten der zylindrischen Flächen R-j und R« des Rotors erreicht, so daß der Raum innerhalb des (Jehäuseelementes in zwei Räume unterteilt ist, nämlich in einen Arbeitsraum für den Saugzyklus und in einen Arbeitsraum für den Entladezyklus. Der Arbeitsraum für den Saugzyklus, das ist der linksseitige Raum in Pig.2, umgibt die erste Hockenfläche C- und isijmit dem Saugkanal 34 über die Ausnehmung 33 verbunden. Der Arbeitsraum des Ent lade zyklus, das ist der rechtsseitige Raum in Fig.2, umgibt die zweite Hockenflache G„ und ist mit dem Entladekanal 36 über die Ausnehmung 35 verbunden. Wenn der Rotor im Uhrzeigersinne gemäß dem Pfeil A bewegt wird, wird das Volumen des Arbeitsraumes für den Saugzyklus allmählich vergrößert, so daß Strömungsmittel aus dem Saugkanal 34 angesaugt wird. Das Volumen des Arbeitsraumes für den Entladezyklus wird allmählich vermindert, um die Flüssigkeit in den Entladekanal 36 zu entladen. Jeder Arbeitsraum kann durch Drehung des Rotors 30 den Saugzyklus und den Entladezyklus in vorbestimmter Folge dur chlaufen. Wie jedoch aus Fig.15 hervorgeht, ist die Phase jedes dieser Zyklen gegeneinander verschoben und jeder Arbeitsvorgang der Ansaugung und Entladung ist verschoben, gemäß der Drehung des Rotors in Richtung des Pfeiles A. Die Flüssigkeiten, die bei jedem-Entladevorgang aus jedem der Entladeräume entladen werden, werden mit nahezu konstantem Volumen G gemäß Fig.15 II vereinigt und weitergeliefert. Beide Öffnungskanten der Ausnehmungen 33 und 35 dienen dazu, die Verbindungszeit mit dem Saugkanal bzw.

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dem Entladekanal zu bestimmen.

Ein äußerer Deckel 41 umschließt das äußere Gehäuse 10 und bildet ein Flüssigkeitsreservoir 40. Das offene Ende des Flüssigkeitsreservoirs ist durch einen Ring 42 in Fig.1 abgedichtet, der zwischen dem Deckel. 41 und dem Gehäuse 10 angeordnet ist, um die Flüssigkeit abgedichtet darin zu halten. Eine Kappe 46 ist auf der Oberseite des Reservoirs 40 vorgesehen.

Das Strömungsmittel wird aus einem Saugkanal 37 angesaugt, der in das Reservoir 40 öffnet und mit dem Kanal 34 in Verbindung steht.

Die Entladung der Flüssigkeit aus dem Entladekanal 36 erfolgt durch die Sammelnut 19 und einem eingepreßten Kanal 43 in den Kanal 44, der in einer Strömungsmittelsteuervorrichtung 50 gemäß Fig.4 eingearbeitet ist.

Die FlüBsigkeitssteuervorrichtung 50 dient dazu, eine konstante Pumpenleistung aufrechtzuerhalten. Wie am besten aus Fig.4 hervorgeht, ist ein Ventilkolben 51 in eine Hülse 54 eingesetzt, die in dem äußeren Gehäuse 10 angeordnet ist, um jede Verformixng oder thermische Beanspruchung zu vermeiden. Der Kolbenschieber 51 wird durch eine Feder 52 unter Vorspannung gehalten, die zwischen dem pinen Ende des Ventilkörpers und einem Stützglied 56 angeordnet ist. Das Stützglied ist an einem Ende der Hülse mit Hilfe eines ßchnappringes 57 gehalten, so daß eine Ausgangsöffnung 60 geschlossen wird, wobei sich dieser Teil gegen einen

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Anschlag 55 legt, der am anderen Ende der Hülse 54 vorgesehen ist. Der in dem eingepreßten Kanal 43 herrschende.hydraulische Druck wirkt auf die linke Stirnfläche des Ventilschiebers 51 und wirkt durch den Kanal 44, eine öffnung 53 -und einen Kanal 58 auch auf das rechte Stirnende des Schiebers 51· Durch Verschiebung des Ventils 51 wird die Auslaßöffnung des Kanals 60 verändert, wobei sich auch die Entlademenge kontrollieren läßt in einer solchen Weise, daß eine konstante Lieferungsmenge stets durch eine Lieferungsöffnung 70 erhalten wird. Weiterhin ist in einem Hohlraum innerhalb des Ventilschiebers ein Steuerventil 61 vorgesehen, das durch eine Feder 62 auf einen Ventilsitz 63 mit einer Bohrung 64 gedrückt -wird, die in eine Kammer 65 am rechtsseitigen Ende des Ventilkörpers 51 mündet. Wenn der Druck in der Kanmer 65 von dem Kanal 44 durch die Öffnung 53 und den Kanal 58 höher wird als ein vorbestimmter Wert, öffnet das Steuerventil 61 und die Flüssigkeit gelangt aus der Öffnung 66 in die Abführungsleitung 60. Auf diese Weise wird der Druck in der Kammer 65 abgesenkt und es kann sich der Ventilschieber 51 so verschieben, daß die Auslaßöffnung 60 geöffnet wird, um ein Abfließen des Strömungsmittels in die Abführungskanäle 67 und 68 zu ermöglichen, wodurch ein Überdruck in dem Strömungsmittel vermieden wird. Die in die Kanäle 67 und 68 entweichende Flüssigkeit wird entlang der Seitenfläphe des Sperrelementes 14 und einer Führungsplatte 69 bis in die Nachbarschaft der Saugöffnung 37 geleitet.

Da eine Öffnung 69a in der Führungsplatte 69 fast axial in Bezug auf die Saugöffnung 37 angeordnet ist, knnn die Flüssigkeit,

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die von dem Reservoir 40 geliefert wird, zusammen mit der Flüssigkeit, die aus dem Abführungskanal 60 in den Saugkanal geführt wird, gemeinsam zufließen, so daß eine bessere Saugwirkung erwartet werden kann. Weiterhin wird in diesem Falle alle überschüssige Flüssigkeit durch einen sehr kleinen Strömungswiderstand aus der öffnung 60 in den Saugkanal 37 geführt. Es besteht nicht die Notwendigkeit, unnötig größere Mengen von Hochdruckflüssigkeit zu liefern, so daß jeder Kraftverlust wäh- μ rend der hohen Drehzahlen der Maschine oder bei Fehlen der Last des Motors vermieden oder wenigstens stark vermindert wird.

Aus den Fig.8, 9 und 10 ist eine abgewandelte Ausführungsform der E_rfindung zu ersehen.

Wie in dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein äußeres Gehäuse 110 vorgesehen, in welchem ein zylindrisches Gehäuse 120 und ein Rotor 130 sowie zwei Seitenscheiben 112, 113 und ein Sperrelement 114 aufgenommen sind. Innerhalb vorspringender zy- Λ lindrisdBr Abschnitte 110a und 114a des äußeren Gehäuses 110 und des Sperrelementes 114 ist eine Antriebswelle 131 für den Rotor 130 durch Lager unterstützt. Auf dem äußeren Umfang des Rotors 130sind ähnliche Nookenflachen 0-_Q und O₂₀ und ähnliohe zylindrische Bogenabschnitte R^₀ und RgQ vorgesehen, welche entspreohend feste Radien aufweisen, wie dies im ersten Beispiel geneigt ist. Zwischen dem Gehäuseelement 120 und dem Rotor 130 sind ähnliche zwei Kreiszweiecke darstellende Arbeitsräume vorgesehen. Eine Mehrzahl von Abdiohtungselementen 123 ist in der Innenumfangsf lache des Gehäuse element es 1.20 auf dem Rotor 130

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vorgesehen und trennen den zwei kreisdreieckförmigen Raum in unterschiedliche unabhängige Zellen. Der Rotor 130 ist mit einer ähnlichen Saugvorrichtung und einer ähnlichen Entladevorrichtung wie im ersten Beispiel wiedergegeben.

Bei diesem abgewandelten Ausführungsbeispiel ist eine Kanalverbindung zwischen einem Saugkanal 134 und einem Entladekanal 136 vorgesehen. Der Verbindungsquerschnitt wird durch ein Strömungssteuerventil 150 gesteuert und zwar in Abhängigkeit von der Drehzahl des Rotors 130. Dieses Ventil 150 dient dazu, den Querschnitt des Verbindungskanals in Abhängigkeit von der Zentrifugalkraft einzustellen, die durch die Drehung des Rotors erzeugt wird, um die Pumpenleistung konstant zu halten, welche normalerweise in Abhängigkeit von der Drehzahl des Rotors zunimmt. Dies wird erreicht durch Rückführung der überschüssigen Flüssigkeit in den Saugkanal 134« Das Strömungsmittelsteuerven— til 150 wird durch einen Ventilkolben 122 und eine Druckfeder gebildet, die zusammen in einer Ventilbohrung 151 eingesetzt sind, die in den Rotor 130 von der Außenfläche in Richtung auf das Zentrum eingearbeitet ist, wobei dieöffnung dieser Bohrung durch einen Schraubstöpsel 154 verschlossen ist. Das eine Ende der Bohrung 151 öffnet sich in den Saugkanal 134. Ein Kanal 156 steht mit dem Entladekanal 136 in Verbindung und mündet in der Seitenwand der Bohrung 151. Die Ventilbohrung151, welche den Saugkanal 134 und den Entladekanal 136 verbindet, ist gemäß Fig.9 normalerweise durch den Ventilkolben 152 geschlossen. Jedoch in Abhängigkeit von der Zunahme der Drehzahl des Rotors

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130 kann der Kanal 156 gemäß Fig.10 durch den Kolben 152 geöffnet werden, wo"bei sich der Kolben entgegen der Einwirkung ' der Feder 153 aufgrund der Zentrifugalkräfte in Richtung auf den Außenumfang des Rotors 130 bewegt. Der Durchtrittsquerschnitt dieses Kanals 156 wird proportional zu der Drehzahl des Rotors vergrößert, wobei ein zunehmender Anteil überschüssiger Flüssigkeit in den Saugkanal 134 zurückgeleitet wird. Dadurch kann der Entladedruck und die Entlademenge aus der Sammelnut 119 bei im wesentlichen konstanten Werten entnommen werden, wie dies die Kurve I in Fig.14 zeigt. Da die überschüssige Flüssigkeit in den kurzen Kanal 11 fließt, ist der Strömungswiderstand sehr gering und der Kraftverlust kann mehr oder weniger reduziert werden. Die Entladeflüssigkeit, welche auf diese Weise nahezu auf einen konstanten Wert gehalten wird, wird aus der Sammelnut 119 durch einen Kanal 140 zu einer Lieferöffnung 141 geleitet. Die Entladeflüssigkeit wird außerdem zu einem Druckentlastungsventil 160 über einen Zweigkanal von dem Kanal 140 abgeleitet. Dps Druckentipstungsventil 160 wird, wie Fig.11 zeigt, normalerweise auf einen Ventilsitz 162 durch eine Feder 161 gedrückt, so daß ein Entlastungskanal 163 geschlossen ist.

Wenn der Druck der Entladeflüssigkeit in dem Kanal 140 höher wird als ein vorbestimmter Druckwert, wird der Entlastungskanal 163 durch Niederdrücken des Ventils 160 gegen die Wirkung der Feder 161 geöffnet. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert, gelangt das Strömungsmittel, das aus dem Seitenkanel 1M nuntritt, zu der Saugöffnung 137 und wird erneut angesaugt.

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Nachdem die Menge der entladenen Flüssigkeit auf diese Weise eingestellt worden ist, wird die Flüssigkeit aus dem Lieferungskanal der Pumpe zu einem gewünschten äußeren Verbraucher, beispielsweise zu hydraulischen Motoren oder dgl. geführt, worauf die Flüssigkeit nach Ausführung der Arbeit in das Reservoir zurückgeführt wird, so daß auf diese Weise der Kreislauf der Flüssigkeit vollendet wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Pumpe nach der Erfindung wird anhand der Fig. 12 und 13 erläutert.

Ein Rotor 180 ist in einem Pumpenkörper 170 aufgenommen, wobei Seitensoheiben 172, 173 verschiebbar auf jeder Seitenfläche des Rotors 100 vorgesehen sind, welche an dem Pumpenkörper 170 durch , Sperrelemente 174» 175 gehalten sind. Eine Antriebswelle 181 ist mit dem Rotor 180 verkeilt und duroh Lager 176, 176¹ unterstützt. Die Lager sind in den Sperrelementen 174» 175 vorgesehen. Ent- L· lang der inneren Umfangsflache des Pumpenkörpers 170 sind in radialer Richtung eingearbeitete Aufnahmenuten 177» und zwar vier Nuten in Umfangsrichtung Verteilt, und zwar in gleichen Abständen. In jeder Nut 177 ist ein Abdichtungselement 178 und eine Druckfeder aufgenommen. Diese Abdichtungselemente 178 können auf die Umfangsfläche des Rotors 180 aufgedrüokt werden und bilden vier getrennte Zellen oder Arbeitsräume 195 innerhalb des Körpers 170. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, sind an der äußeren Umfangsfläohe des Rotors 180 eine erste Nockenfläche O₁₁ und eine ähnliche zweite Nockenfläche Cp₂ vorgesehen, um zunehmende und abnehmende periodisch sich ändernde

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Volumen der Zellen 195 zu erreichen. Weiterhin sind zylindrische !"lächenabschnitte R. .j und R₂₂ ^mi^ ^^ea^^ein kleineren bzw. festem größeren Radien vorgesehen, um die beiden Mookenflachen zu verbinden. Eine Eindrüokung 182 ist auf der ersten Nooken-

fläche C. .j ausgebildet und mit einem Saugkanal 183 verbunden, der eine Öffnung auf der Seitenfläche des Rotors 180 aufweist. Auf der gegenüberliegenden Seite dieser Öffnung ist eine ringförmige !Tut 185 auf der Seitensoheibe 173 vorgesehen, die mit einem Saugkanal 190 in dem Sperrelement 175 in Verbindung steht. Eine Ausnehmung 186 in der zweiten Nockenfläohe O₂₂ steht mit einem Entladekanal 187 in Verbindung, der eine Öffnung auf der anderen Seitenfläche oder Stirnfläche des Rotors 180 aufweist. Dieser Öffnung gegenüber liegt eine ringförmige Sammelnut 189 auf der einen Seite der Scheibe 172, die ihrerseits mit einem Abführungskanal 191 in dem Körper 170 In Verbindung steht. Die öffnungswinkel der Zylinderabsohnitte R^jR₂₂ am Zentrum der Drehachse müssen größer sein als der Zentrumswinkel der zugehörigen Abdiohtungselemente. Wenn die Winkel der ersteren kleiner sind als die Winkel der Abdiohtungselemente, werden die Arbeitsräume 195 im Saugzyklus und die Arbeitsräume 195 im Entladezyklus miteinander verbunden, so daß die gewünschte Arbeiteweiee nicht erreioht werden kann.

Da jeder Arbeitsraum 195 durch die Abdiohtungselemente 178 zwisohen dem Pumpenkörper 170 und dem Rotor 180 getrennt sind, ergibt sich eine periodische Arbeitswels e für den Saugzyklus und den Entladezyklus, wobei die Ausnehmungen 182 und 186

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und die ringförmigen Nuten 185 und 189 dazu dienen, die Verbindungen zwischen dem Saugkanal 183 bzw. dem Entladekanal 187 herzustellen.

Wie aus der zuvor gegebenen Beschreibung deutlich wird, sind gemäß der Erfindung Mittel zum Abdichten vorgesehen xmä zwar mit Hilfe der Abdichtungselemente, sowie Vorrichtungen zum Saugen und Entladen, so daß ein Lecken von Flüssigkeit im Bereich des hohen Druckes sowie Schwingungen im Entladedruck vermieden werden. Weiterhin wird durch die Anordnung des Strömungssteuermittels Flüssigkeitsüberschuß zur Saugöffnung durch einen geringen Strömungswiderstand zurüokgeführt, so daß der Arbeitsanfall für die Pumpe stark vermindert wird. Damit wird ein besonders geeignetes Pumpaystem für Lenkkrafthilfen für Automobile erhalten.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

M Λ Verdrängerpumpe, bestehend aus einem äußeren Gehäuse, einer zylindrischen Pumpenkammer, in welcher ein Verdrängerkörper mit gegenüber der Innenfläche der Pumpe abweichender Umfangsflache rotiert, und einer Reihe von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten, sich über die Länge des Rotors erstreckenden und dfe Pumpenkammer in einzelne Teilkammern unterteilenden Diohtelementen, dadurch gekennzeichnet , daß die Diohtungselemente (23) in der Wand der Pumpenkammer (21) geführt und elastisch gegen die Umfangsfläohe des Rotors (30) gedrückt sind und der Rotor (30) auf dem sich diametral gegenüberliegenden Umfangsbereichen (C- und Cp) von in Drehrichtung nockenförmig abnehmenden bzw. zunehmenden Radien mit jeweils mit einer Saugbzw. Druckleitung (34, 36) in Verbindung stehenden Ausnehmungen (33, 35) versehen ist.
2. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zwischen den Nockenabsennitten (C₁ und Cp) liegenden Umfangsabschnitte (R- und Rp) zylindrische Teilflächen mit unterschiedlichem Abstand von der Drehachse sind.

3· Verdrängerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß 8.1s Dichtelemente in axialen Nuten (22) eines die Pumpenkammer (21) begrenzenden Gehäuses (20) geführ+fif:, dünnwandige Dichtkörper von geringer Masse und mit etwa U-förmigem Querschnitt vorgesehen sind, die mit der Außenseite ihre« Bodens den Rotor elastisch nachgiebig berühren und über

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eine Durchbrechung (23s) in der der Drehrichtung des Rotors entgegengerichteten Seitenwand mit der Pumpenkammer in Verbindung stehen.

4· Verdrängerpumpe nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet t daß ein die Liefermenge der Pumpe unabhängig von der Drehzahl steuerndes Ventil vorgesehen ist.

5· Verdrängerpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet ι daß im Rotor in einer radialen Bohrung ein der Einwirkung von Fliehkräften ausgesetzter, in der Bohrung verschiebbarer Steuerkörper (152) vorgesehen ist, der über ein elastisches Glied (153) entgegen den Fliehkräften vorgespannt ist und eine Verbindung von geringem Strömungswiderstand zwischen dem Saugkanal (134) und dem Druckkanal (136) steuert.

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