DE19835122A1 - Verdrängerpumpe - Google Patents

Abstract

Die als Flügelzellenpumpe ausgestaltete Verdrängerpumpe weist ein Gehäuse auf, in dem ein Rotor gelagert ist, der mit einer Antriebswelle verbunden ist, die zur Abdichtung mittels eines Wellendichtringes im Gehäuse angeordnet ist; ein Verbindungskanal zwischen dem Wellendichtring und dem saugseitigen Anschluss der Pumpe zur Ableitung des am Wellendichtring anstehenden Lecköls ist derart bemessen, dass beim Durchtritt der Maximalmenge des anfallenden Lecköls mit einer vorgegebenen ersten Temperatur der Staudruck vor dem Wellendichtring einen vorbestimmten Schwellwert nicht überschreitet und dass bei Unterschreiten einer vorgegebenen zweiten Temperatur des Lecköls aufgrund des Viskositätseinflusses eine Pfropfenwirkung entsteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdrängerpum­ pe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe zum Fördern eines Druckmittels von einem Behälter zu einem Verbraucher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Druckölversorung von Hilfskraftlenkungen in Kraft­ fahrzeugen setzt man häufig Flügelzellenpumpen ein. Eine derartige Flügelzellenpumpe weist einen Rotor auf, der drehbar in einem Kurvenring eingesetzt ist und der mit ra­ dial gerichteten Schlitzen versehen ist, in denen Flügel verschiebbar gelagert sind. Zwischen dem Kurvenring, dem Rotor und den Flügeln sind Arbeitskammern vorhanden, die von Steuerflächen benachbarter Steuerplatten in axialer Richtung begrenzt sind. Diese Bauteile sind in einen druck­ mittelgefüllten Innenraum eines Gehäuses eingesetzt, das aus einem Lagergehäuse und einem Gehäusedeckel besteht.

Im Lagergehäuse ist der Rotor an einer Antriebswelle gelagert, die sich üblicherweise in axialer Richtung am Gehäusedeckel abstützt. Im Lagergehäuse ist ferner ein Sauganschluss für den Anschluss des Behälters und ein Druckanschluss für den Anschluss des Verbrauchers angeord­ net. Ein Stromregelventil im Gehäuse dient der Regelung des zum Druckanschluss geförderten Druckmittels, während au­ sserdem noch ein Druckbegrenzungsventil vorhanden sein kann.

Eine derartige Flügelzellenpumpe ist in der DE A 44 16 077 der Anmelderin beschrieben. Sie dient insbe­ sondere dem Fördern von Drucköl aus einem Vorratstank zu einer Hilfskraftlenkung und weist ein Lagergehäuse auf, in dem der Rotor an einer Antriebswelle gelagert ist. Die An­ triebswelle, die entweder direkt oder über einen Riemen­ trieb antreibbar ist, ist gegenüber der Pumpe mittels eines Wellendichtringes abgedichtet.

Da das am Wellendichtring ankommende Lecköl zur Saug­ seite der Pumpe abgeleitet werden muss, steht auch der beim Kaltstart an der Saugseite der Pumpe auftretende Unterdruck am Wellendichtring an. Besteht nun der Wellendichtring aus einem Werkstoff, der nicht kälteflexibel genug ist, so saugt die Pumpe Luft an bei niedrigen Temperaturen mit der Folge einer starken Geräuschentwicklung und ggf. eines Überlaufens des Ölbehälters.

Da die Kraftfahrzeughersteller, um teure Sekundärmass­ nahmen einzusparen, d. h. einen Ölkühler, ihre Tempera­ turanforderungen an die Funktionsweise einer Verdrängerpum­ pe ständig heraufsetzen, muss der Wellendichtring einen immer grösseren Temperaturbereich abdecken, der üblicher­ weise zwischen -40°C und 120°C, kurzzeitig sogar bei 135°C liegt. Die bekannten Werkstoffe für die Wellendich­ tringe der Antriebswellen von Verdrängerpumpen, die für die oben genannten hohen Temperaturen geeignet sind (insbeson­ dere FPM und HNBR) sind für sehr niedrige Temperaturen im Bereich von -25°C bis -40°C nicht kälteflexibel genug.

Da ausserdem bei hohen Temperaturen zusammen mit den hohen Pumpendrücken relativ grosse Leckölmengen anfallen, ist bei den herkömmlichen Verdrängerpumpen der Verbindungs­ kanal vom Wellendichtring zur Saugseite der Pumpe meistens entsprechend gross dimensioniert und oftmals sogar überdi­ mensioniert. So beträgt bei einer bekannten Flügelzellen­ pumpe der Anmelderin, wie sie beispielsweise unter der Be­ zeichnung CP1 gefertigt wird, der Querschnitt des Verbin­ dungskanals zwischen Wellendichtring und Saugseite ca. 13 mm². Dies bedeutet, dass der an der Saugseite der Verdrängerpumpe anstehende Unterdruck nahezu ungehindert zum Wellendichtring-Raum übertragen wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ver­ drängerpumpe zu schaffen, bei der der am Wellendichtring bei niedrigen Temperaturen anstehende Unterdruck stark ver­ mindert bzw. unterdrückt ist, um so unnötiges Luftansaugen zu vermeiden und dadurch die Geräuschentwicklung und ein Überlaufen des Ölbehälters zu verhindern.

Ausgehend von einer Verdrängerpumpe der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit dem im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenem Merkmal.

Mit dem erfindungsgemäss ausgestalteten Verbindungska­ nal, dessen Querschnitt also dergestalt bemessen ist, dass bei Durchtritt der Maximalmenge des anfallenden Lecköls mit einer vorgegebenen ersten Temperatur von vorzugsweise 120°C der Staudruck vor dem Wellendichtring einen vorbe­ stimmten Schwellwert von vorzugsweise 1 bar nicht über­ schreitet, während bei Unterschreiten einer vorgegebenen zweiten Temperatur des Lecköls von vorzugsweise -30°C durch den Viskositätseinfluss bei dieser tiefen Temperatur eine "Pfropfenwirkung" entsteht, wird der Vorteil erzielt, dass sich aufgrund dieser Pfropfenwirkung der Unterdruck vom Sauganschluss nicht in voller Höhe und nur zeitverzö­ gert zum Wellendichtring fortpflanzt. Dies bedeutet, dass der Unterdruck vor dem Wellendichtring nicht mehr so hoch ist, dass es zum Luftansaugen kommt; besonders vorteilhaft für diesen Viskositätseinfluss ist ein langer Entlüftungs­ kanal.

Da durch das geringere Druckdelta zwischen dem jewei­ ligen Raum, d. h. vor dem Wellendichtring und den Hinter­ flügelnieren, der Druck in diesen Hinterflügelnieren erhöht wird, fördert die Pumpe sofort nach dem Start; ein weiterer Vorteil ist ferner darin zu sehen, dass die Wahl der Form und des Werkstoffes für den Wellendichtring unabhängig von den Einsatztemperaturen erfolgen kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbei­ spiel dargestellt ist; es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Verdrängerpumpe und

Fig. 2 einen vergrösserten Querschnitt durch den Verbindungskanal mit einer Engstelle.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Flügelzel­ lenpumpe der Anmelderin, wie sie in der eingangs erwähnten DE A 44 16 077 ausführlich beschrieben ist. In dem druck­ mittelgefülltem Innenraum 1 des Gehäuses 2 ist ein Rotoren­ satz 3 eingesetzt, der aus einem Kurvenring 4 und einem Rotor 5 besteht. Der Rotor 5 ist im Inneren des Kurvenrin­ ges angeordnet und weist radial ausgerichtete Schlitze auf, in denen Flügel 6 verschiebbar gelagert sind. Zwischen dem Kurvenring 4, dem Rotor 5 und den Flügeln 6 sind Arbeits­ kammern gebildet, die von Steuerflächen benachbarter Steu­ erplatten 7 und 8 in axialer Richtung begrenzt sind.

Das Gehäuse 2 besteht aus einem Lagergehäuse 10 und einem topfförmigen Gehäusedeckel 11, die an ihren Flä­ chen 17, 18 über eine Dichtung 20 miteinander verbunden sind. Mit 21 ist eine die beiden Teile zusammenhaltende Schraube bezeichnet, mit 22 ein Sicherungsring und mit 23 ein Dichtring zwischen Steuerplatte 8 und Deckel 11. Der Rotor 5 ist bei diesem Ausführungsbeispiel einer Flü­ gelzellenpumpe über eine Antriebswelle 12 im Lagergehäu­ se 10 gelagert. Die Antriebswelle 12 durchsetzt dabei einen Wellendichtring 14, der über einen Verbindungskanal 9 mit dem saugseitigen Anschluss 13 der Flügelzellenpumpe verbun­ den ist. Mit 15 ist ferner ein übliches Stromregelventil bezeichnet.

Das am Wellendichtring 14 ankommende Lecköl wird über den Verbindungskanal 9 dem saugseitigen Anschluss 13 zuge­ führt, wodurch der beim Kaltstart an der Saugseite 13 der Flügelzellenpumpe auftretende Unterdruck auch am Wellen­ dichtring 14 ansteht. Da der Wellendichtring 14 üblicher­ weise aus einem Werkstoff besteht, der nicht kälteflexibel genug ist, saugt die Pumpe Luft an, wodurch eine starke Geräuschentwicklung und ggf. ein Überschäumen des (nicht dargestellten) Ölbehälters erfolgt.

Um diese Nachteile zu vermeiden und den Verbindungska­ nal 9 viskositätsabhängig auszugestalten, wird nun erfin­ dungsgemäss vorgeschlagen, dass dessen Querschnitt derart bemessen ist, dass bei maximal anfallendem Lecköl (vorzugsweise bei 120°C) kein Staudruck über einem vorbe­ stimmen Schwellwert (vorzugsweise 1 bar) vor dem Wellen­ dichtring 14 entsteht. Gleichzeitig muss der Querschnitt des Verbindungskanals 9 derart klein bemessen sein, dass bei kaltem Lecköl (vorzugsweise -30°C) durch den Viskosi­ tätseinfluss eine Art "Pfropfenwirkung" im Verbindungskanal entsteht. Durch diese Pfropfenwirkung pflanzt sich der Un­ terdruck vom Sauganschluss 13 nicht in voller Höhe oder überhaupt nicht und nur zeitverzögert zum Wellendich­ tring 14 fort. Somit ist der Unterdruck vor dem Wellen­ dichtring nicht mehr so hoch, dass Luft angesaugt wird. Von Vorteil ist bei einem Ausführungsbeispiel der Viskosität­ seinfluss eines langen Entlüftungskanals bei konstantem Querschnitt.

Bei einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 2 angedeutet ist, weist der Verbindungska­ nal 9 eine Engstelle 19 auf, wobei das Verhältnis der Durchmesser des nicht verengten Teils des Verbindungska­ nals 9 zum verengten Teil 19 des Verbindungskanal wieder einer entsprechenden Bemessungsregel unterliegt, so dass die gewünschte Wirkung erzielt wird.

Der erfindungsgemäße Verbindungskanal eignet sich bei entsprechender Gestaltung für alle Arten von Verdrängerpum­ pen.

Bezugszeichenliste

1

Innenraum

2

Gehäuse

3

Rotorensatz

4

Kurvenring

5

Rotor

6

Flügel

7

Steuerplatte

8

Steuerplatte

9

Verbindungskanal

10

Lagergehäuse

11

Gehäusedeckel

12

Antriebswelle

13

Sauganschluss

14

Wellendichtring

15

Stromregelventil

16

Profil

17

Fläche

18

Fläche

19

Teilquerschnitt

20

Dichtung

21

Schraube

22

Sicherungsring

23

Dichtring

Claims (5)

1. Verdrängerpumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe, zum Fördern eines Druckfluids von einem Behälter zu einem Verbraucher, wobei die Flügelzellenpumpe ein Gehäuse auf­ weist, in dem ein Rotor gelagert ist, der mit einer An­ triebswelle verbunden ist, die zur Abdichtung mittels eines Wellendichtringes im Gehäuse gelagert ist und wobei ein Verbindungskanal zwischen Wellendichtring und dem saugsei­ tigen Anschluss der Pumpe zur Ableitung des am Wellen­ dichtring anstehenden Lecköls vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Verbindungskanals (9) derart bemessen ist, dass bei Durch­ tritt der Maximalmenge des anfallenden Lecköls mit einer vorgegebenen ersten Temperatur der Staudruck vor dem Wel­ lendichtring (14) einen vorbestimmten Schwellwert nicht überschreitet und dass bei Unterschreiten einer vorgegebe­ nen zweiten Temperatur des Lecköls aufgrund des Viskosität­ seinflusses eine Pfropfenwirkung entsteht.

2. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die vorgegebene erste Tem­ peratur des Lecköls 120°C beträgt.

3. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der vorbestimmte Schwell­ wert des Staudrucks 1 bar beträgt.

4. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die vorgegebene zweite Temperatur des Lecköls -30°C beträgt.

5. Verdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (9) eine Engstelle (19) aufweist.