DE19915739A1 - Mengenregelbare Flügelzellenpumpe - Google Patents
Mengenregelbare FlügelzellenpumpeInfo
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Abstract
Es sind bereits mengenregelbare Flügelzellenpumpen für den Schmierölkreislauf von Brennkraftmaschinen bekannt. Die Mengenregelung geschieht hierbei über einen Hubring und ist damit aufwendig. Erfindungsgemäß wird eine mechanisch kompakte und reibungsarme Stellanordnung für den Hubring dadurch geschaffen, dass am Hubring ein Druckelement angreift, das ihn in Richtung Null-Förderung gegen eine im Gehäuse gelagerte schieb- und/oder drehbare Kurve drängt und mit dieser in Eingriff hält und wobei die schieb- und/oder drehbare Kurve mittels eines von einem Druckregelkreis angesteuerten Stellgliedes gegen eine auf die Einstellung der maximalen Fördermenge gerichteten Kraft einer Feder verlagerbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine mengenregelbare Flügelzellenpumpe gemäß dem Oberbegriff
des Hauptanspruches.
Vorbekannt sind gattungsgemäße Flügelzellenpumpen durch die Schrift
DE-OS 20 15 744. Bei dieser Bauart sind in radialen Schlitzen eines Rotors, der in einem
Gehäuse gelagert ist, Flügel schubbeweglich geführt angeordnet, wobei deren äußere
Enden in einem die Flügel umfassenden Hubring gleiten.
Der Hubring kann in einem Gehäuse schiebbar - siehe Fig. 4 - oder einseitig in einer
ortsfesten Lagerstelle des Gehäuses schwenkbar - siehe Fig. 2 - gelagert sein und wird
jeweils mittels Federkraft in Richtung maximaler Förderung gedrängt. Einseitig an seinem
Umfang gegenüber dem Gehäuse abgedichtet bildet der Hubring eine hydraulische
Wirkfläche, die ihn im mit Druck beaufschlagten Zustand in Richtung - Null - Förderung -
entgegen der Federkraft drängt.
Nachteilig ist, daß die das Fördervolumen bestimmende Stellung des Hubringes mittels
eines gesondert geregelten Druckes entgegen Federkraft gehalten bzw. verstellt werden
muß.
Vorbekannt ist es durch die Schriften US 2,318,292, Fig. 4 und DE 34 46 603, Fig. 3, daß
daß bei Flügelzellenpumpen der vorbeschriebenen Art das Füllen und Ausschieben bzw.
Fördern über radiale Öffnungen im Förderraum erfolgt. Ein Umlenken der Strömung erfolgt
jeweils in einem radial am Fördergehäuse angrenzenden Raum des Hubringes aus oder
hin zu axialen Öffnungen im Gehäuse, die nicht unmittelbar mit dem Förderraum in
Verbindung stehen. Als axiale Öffnung kann auch eine hohlgebohrte und radial mit
Öffnungen versehene Achse des Hubringes dienen.
Vorbekannt ist es durch die Schrift DE 40 11 4671 C2 bei Flügelzellenpumpen, daß das
Füllen und Ausschieben bzw. Fördern über radiale Öffnungen im Förderraum erfolgt, wobei
jedoch die radialen Flächen des Hubringes um den Bereich der radialen Öffnungen geringe
Spaltquerschnitte bildend und damit ohne Berührung dichtend, gegenüber einer
komplementären Innenkontur des Gehäuses geführt sind. Hierzu sind die Außenkontur des
Hubringes und die komplementäre Innenkontur des Gehäuses um den Bereich der
Öffnungen in ihrer Form durch einen Radius um die Schwenkachse des Hubringes definiert.
Bei dieser Ausführung erfolgt ein Umlenken der Strömung in einem radial am Hubring
angrenzenden Raum des Fördergehäuses.
Nachteilig ist bei dieser Ausführung, daß der Bereich des Überströmens von unter
Förderdruck stehendem Öl vom Hubring zum Gehäuse nur über Spaltquerschnitte
abgedichtet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine mengenregelbare Flügelzellenpumpe
eine Stellanordnung für den Hubring zu schaffen, die mechanisch kompakt und
reibungsarm ausgeführt ist und bei der die Fördermenge betriebszustandsgerecht, z. B. für
die Schmierung eines Verbrennungsmotors, einstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des
Hauptanspruches genannten Mittel gelöst.
In Folge dessen, daß der Hubring erfindungsgemäß auf einer im Gehäuse gegen
gelagerten, schieb- und/oder drehbaren Kurve abgestützt ist, deren Stellung für maximale
Förderung ausschließlich beim Start, im abgestellten Zustand oder bei Ausfall der
Regeleinrichtung von der Federkraft bestimmt ist, können von der Stellgröße
unproportionale Stellwege für den Hubring und damit für das notwendige Fördervolumen
erreicht werden.
Im Rahmen der Beschreibung werden die Merkmale der Unteransprüche zusammen mit
ihren Wirkungen und Vorteilen erläutert.
Anhand einer Zeichnung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Flügelzellenpumpe mit
Stelleinrichtung und schiebbarem Hubring,
Fig. 2 eine Flügelzellenpumpe mit hydraulischer Stelleinrichtung
und schwenkbarem Hubring,
Fig. 3 eine Flügelzellenpumpe entsprechend Fig. 2 jedoch mit einer
Lagermulde im Gehäuse und einem Lagersegment am
Hubring.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäß ausgestaltete Flügelzellenpumpe 1 gezeigt. In radialen
Schlitzen 3 eines in einem Gehäuse 10 gelagerten Rotors 4 sind Flügel 5 schubbeweglich
geführt angeordnet.
Die äußeren Enden der Flügel 5 gleiten in der Innenkontur 6 eines Hubringes 7, der den
Förderraum 8 mit veränderlichen Förderkammern 9 bildet.
Der Hubring 7 kann im Gehäuse 10 schiebbar - siehe Fig. 1 - oder einseitig in einer
ortsfesten Lagerstelle 15 des Gehäuses 10 schwenkbar - siehe Fig. 2 - gelagert sein.
Die veränderlichen Förderkammern 9 stehen in allgemein bekannter Weise beim Saug- und
Fördervorgang mit axialen Saug- oder Druckschlitzen bzw. -taschen im Gehäuse 10 in
Verbindung, nicht dargestellt.
An seinem Umfang ist der Hubring 7 einseitig gegenüber dem Gehäuse 10 abgedichtet.
Dabei bildet er eine hydraulische Wirkfläche 7P, die ihn im druckbeaufschlagten Zustand
auf eine Stelleinrichtung 11 mit im Gehäuse 10 gegengelagerter schieb- und/oder
drehbaren Kurve 12 drückt. Der Innenbereich des Gehäuses 10 mit der Stelleinrichtung 11
ist druckentlastet.
Die im Gehäuse 10 gegengelagerte dreh- und/oder schiebbare Kurve 12 ist mit einem
Stellglied 13 zum Einleiten einer Dreh- und/oder Schubbewegung verbunden. An ihr greift
direkt - Fig. 2 - oder indirekt - Fig. 1 - eine in Stellung maximaler Förderung wirkende
Federkraft F an, die bei nicht wirksamem Stellglied 13 den Hubring 7 über die Kurve 12 in
eine Stellung maximaler Förderung drängt und, wie in beiden Figuren dargestellt, hält.
Das Stellglied 13 verlagert die Kurve 12 gegenüber dem Abstützpunkt A7 des Hubringes 7
entgegen oder in Richtung der wirkenden Federkraft F in Abhängigkeit von Stellsignalen
S13 eines Druckregelkreises 30, in Fig. 1 nicht dargestellt.
Das Stellglied 13 kann ein Elektromagnet, ein elektrischer, hydraulischer oder
pneumatischer Stellmotor sein, dessen Ansteuerung direkt oder indirekt vom
Druckregelkreis 30 erfolgt. In Fig. 2 und 3 wird ein hydraulischer Stellmotor gezeigt.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung weist die Stellvorrichtung 11 eine drehbare Kurve 12
auf, die über ein Zahnrad und eine vom Stellglied 13 oder der angreifenden Federkraft
bewegte Zahnstange verdreht wird.
Die im Gehäuse 10 gegengelagerte Kurve 12 kann eine gegen die Reaktionskraft des
Hubringes 7 gerichtete hydrostatische Abstützanordnung 20, z. B. eine in Fig. 2 gezeigte,
mittel- oder unmittelbar vom Förderdruck beaufschlagte, segmentförmige Tasche 21,
aufweisen. Vorteilhaft kann der Hubring 7 über eine Rollen- oder Kugelanordnung 23 auf
der im Gehäuse 10 gegengelagerten schieb- und/oder drehbaren Kurve 12 abgestützt
sein.
Beide Gestaltungsmerkmale erzielen eine Leichtgängigkeit von dreh- oder schiebbaren
Kurven 12, mit der Folge, daß durch die vom Stellglied 13 aufzubringende Stellkraft zum
Inbewegungbringen der Kurve 12 gering gehalten werden kann.
In Fig. 3 ist die Lagerstelle 15 als halbrunde Lagermulde 18 ausgebildet, dabei weist der
Hubring 7 ein komplementäres Lagersegment 73 auf, das durch die wirkenden Kräfte am
Hubring 7 in die Lagermulde 18 gedrückt wird.
Vorteilhaft kann sein, daß sich bei solcher Ausführung der Hubring (7) im Bereich seiner
Schwenkachse (SA) in einem radial am Förderraum (6) angrenzenden Umlenkraum (16)
befindet, der axial mit einem großen Querschnitt zu einem Förderkanal 17 im Gehäuse 10
verbunden ist. Der Förderraum 8 im Hubring 7 ist über radiale Ein- bzw. Auslaßquerschnitte
71 mit dem Umlenkraum 16 verbunden. Der Erstreckungswinkel der radialen Ein- bzw.
Auslaßquerschnitte 71 im Förderraum 8 ist geringer als der Erstreckungswinkel von
zusätzlichen radialen Überströmrinnen 72, die sich beidseits der Ein- bzw.
Auslaßquerschnitte 71 erstrecken. Mit diesen Überströmrinnen 72 wird ein weiterer
Ein- bzw. Auslaßwinkelbereich gewährleistet, jedoch die Lauffläche im Hubring 7 weniger
geschmälert.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist auf der der Kurve 12 abgewandten Hälfte des
Hubringes 7 ein im Gehäuse 10 gelagertes Druckelement 19 angeordnet, welches mit
Federkraft oder Förderdruck wirken kann. Eine im Gehäuse 10 gegengelagerte Feder 19 F
legt den Druckkolben 19D kraftschlüssig am Hubring 7 an. Denkbar ist es auch, daß der
Druckkolben 19D mit Fördermedium, vorzugsweise mit Förderdruck PF beaufschlagt ist und
sich kraftschlüssig am Hubring 7 anlegt; dies ist jedoch nicht dargestellt.
Gleichfalls ist es möglich, daß die der Kurve 12 abgewandte Hälfte des Hubringes 7
gegenüber dem Gehäuse 10 abgedichtet und mit Fördermedium beaufschlagt ist und
damit ein gesondertes Druckelement 19 ersetzt, siehe Fig. 2.
Vorteilhaft für die Stellvorrichtung 11 ist es, wenn der den Hubring 7 aufnehmende Raum
im Gehäuse 10 drucklos ist, die Stelleinrichtung 11 kann dann ohne störende hydraulische
Beaufschlagung am Hubring 7 angreifen.
Das Ein- und Ausströmen zu und aus den Förderkammern 6 im Hubring 7 kann in üblicher
Weise über axial oder radial mündende Kanäle erfolgen.
Claims (10)
1. Mengenregelbare Flügelzellenpumpe mit folgender Bauart:
- - in einem Rotor sind in radialen Schlitzen Flügel schubbeweglich geführt angeordnet,
- - die äußeren Enden der Flügel gleiten in einem, einen Förderraum umfassenden Hubring,
- - ein Hubring ist in einem Gehäuse schiebbar oder einseitig in einer ortsfesten Lagerstelle des Gehäuses schwenkbar gelagert, wobei ihn eine Feder im stehenden Zustand des Rotors in eine Stellung maximaler Förderung drängt und hält,
- - mit dem Hubring steht ein Stellglied im Eingriff, dessen Stellkraft entgegen der auf maximale Förderung gerichteten Kraft der Feder wirkt,
- - am Hubring (7) greift ein Druckelement (19) an, das ihn in Richtung Null - Förderung - gegen eine im Gehäuse (10) gegengelagerte schieb und/oder drehbaren Kurve (12) drängt und mit dieser im Eingriff hält,
- - die schieb- und/oder drehbare Kurve (12) ist mittels eines von einem Druckregelkreis (30) angesteuerten Stellglied (13; 14) gegen eine auf Einstellung der maximalen Fördermenge gerichtete Kraft der Feder (F) verlagerbar.
2. Mengenregelbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die im Gehäuse (10) gegengelagerte Kurve (12) eine hydrostatische
Abstützanordnung (20) aufweist, die mittel- oder unmittelbar vom Förderdruck
(PF) beaufschlagt ist.
3. Mengenregelbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hubring (7) auf der im Gehäuse (10) gegengelagerten schieb- und/oder
drehbaren Kurve (12) über eine Rollen- oder Kugelanordnung (23) abgestützt ist.
4. Mengenregelbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die der Kurve (12) abgewandte Hälfte des Hubringes (7) gegenüber dem
Gehäuse (10) abgedichtet und mit Fördermedium beaufschlagt ist und damit ein
Druckelement bildet.
5. Mengenregelbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der der Kurve (12) abgewandten Hälfte des Hubringes (7) ein im Gehäuse
(10) geführter Druckkolben (19D), das Druckelement (19) bildend, angeordnet und
abgestützt ist, wobei der Druckkolben (19D) mit Fördermedium, vorzugsweise mit
Förderdruck (PF), beaufschlagt ist.
6. Mengenregelbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der der Kurve (12) abgewandten Hälfte des Hubringes (7) eine, am
Gehäuse (10) gegengelagerte Feder 19 F mit dem Druckkolben (19D) die Kraft für
das Druckelement (19) erzeugt.
7. Mengenregelbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der den Hubring (7) aufnehmende Raum im Gehäuse (10) drucklos ist.
8. Mengenregelbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hubring (7) im Bereich seiner Schwenkachse (SA) einen radial am
Förderraum (8) angrenzenden Umlenkraum (16) aufweist, der axial zu einem
Förderkanal (17) im Gehäuse (10) geöffnet ist.
9. Mengenregelbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Förderraum (8) im Hubring (7) radiale offene Ein- bzw. Auslaßquerschnitte
(71) aufweist, deren Erstreckungswinkel geringer ist als der Erstreckungswinkel von
zusätzlichen radialen Überströmrinnen (72).
10. Mengenregelbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagerstelle (15) als halbrunde Lagermulde (18) ausgebildet ist und der
Hubring (7) ein komplementäres Lagersegment (73) aufweist, das durch am
Hubring (7) wirkende Kräfte in der Lagermulde (18) gehalten ist.
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