DE2054407C3

DE2054407C3 - Verdrängerpumpe, insbesondere für Servoeinrichtungen in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2054407C3
Application number: DE2054407A
Authority: DE
Inventors: Sergio J. Dearborn Mich. Mazzola
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1969-12-24
Filing date: 1970-11-05
Publication date: 1981-06-25
Also published as: JPS5125923B1; DE2054407A1; GB1280447A; CA935329A; DE2054407B2; US3614266A; FR2074206A5

Description

Die. Erfindung bezieht sish auf eine Verdrängerpumpe, insbesondere für Servoeinrichtungen in Kraftfahr* zeugen, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs I beschrieben und beispielsweise aus der US-PS 33 49 714 bekannt ist.

Bei einer solchen Verdrängerpumpe sind die Arbeits- so

kammern der Pumpenkammer über Auslässe in der einen, zum offenen Ende des Pumpenhohlraumes liegenden Abschlußscheibe mit einer Hochdruckkammer verbunden, die im wesentlichen in der das Drucksteuerventil aufnehmenden äußeren Endabschlußscheibe des Pumpenhohlraumes ausgebildet ist. Bei dieser Anordnung wirkt der hohe hydrostatische Druck auf die über Schraubenfedern gegeneinander verspannte äußere AbschluQscheibe und Endabschlußscheibe derart ein, daß unerwünschte Durchbiegungen und damit entsprechende Leckverluste entstehen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verdrängerpumpe der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß unerwünschte Verformungen der seitlichen Abschlußscheiben infolge hoher hydrostatischer Drücke und damit daraus resultierende Leckverluste vermieden werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem die Verdrängerpumpe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgezeigten Merkmale aufweist

In den Patentansprüchen 2 und 3 sind weitere zweckmäßige Maßnahmen gemäß der Erfindung erläutert.

Dadurch, daß in völliger Neuanordnung einzelner Elemente einer Verdrängerpumpe die Arbeitskammern der Pumpenkammer über Auslässe in der einen sich unmittelbar am Boden des Pumpenhohlraumes abstützenden Abschlußscheibe mit einer benachbart dem Boden des Pumpenhohlraumes angeordneten, vollständig im Pumpengehäuse liegenden Hochdruckkammer verbunden sind und gleichzeitig die Einlasse in der gleichen Abschlußsqhjeibe mit einer die Pumpenkammer im wesentlichen umschließenden, einen erhöhten Druck aufweisenden Niederdruckkammer verbunden sind, wird der hohe hydrostatische Druck praktisch im massiven Pumpengehäuse eingeschlossen und die im Pumpenhohlraum angeordneten Bauteile der Verdrängerpumpe werden von außen mit erhöhtem Druck beaufschlagt, so daß Durchbiegungen dieser Bauteile und daraus resultierende Leckverluste weitgehend vermindert werden.

Dadurch, daß der gesteuerte Nebenschlußkanal eine Düse aufweist, die den Nebenschluß-Druckflüssigkeitsstrom derart in die Niederdruckkammer einleitet, daß der Druck darin durch den Geschwindigkeitsdruck der durch die Düse beschleunigten Druckflüssigkeit erhöht wird, wird ohne zusätzlichen Aufwand der erhöhte Druck in der die Bauteile der Verdrängerpumpe umschließenden Niederdruckkammer bereitgestellt

Dadurch, daß die zweite Abschlußscheibe über einen im Pumpengehäuse eingeschraubten Haltering mit der Pumpenkammer, der ersten Abschlußscheibe und dem Pumpengehäuse verspannt ist und der topfförmige Deckel mit seine« Boden an der Stirnwand des Pumpengehäuses abgedichtet anliegt, wird zwischen ihm und der zweiten Abschlußscheibe eine Kammer gebildet, die mit der erhöhten Druck aufweisenden Niederdruckkammer verbunden ist und somit auch auf die äußere Abschlußscheibe ein erhöhter Druck einwirkt

Die Erfindung schafft somit eine verbesserte Verdrängerpumpe, bei der die Hochdruckkammer weitgehend von der Pumpenkammef mit ihren beiden seitlichen Abschlußscheiben isoliert ist und vermeidet hierdurch Verformungen dieser Bauteile durch den inneren, hydrostatischen Druck. Gleichzeitig sind diese im Pumpenhohlraum angeordneten Bauteile jedoch von einer Niederdruckkammer umfaßt, in der ein bestimmter hydrostatischer Druck wirkt, der zwar niedriger ist als der innere, hohe hydrostatische Druck, jedoch höher ist als der Druck in der drucklosen Vorratskammer, so daß die auf diese Bauteile einwirkende Druckdifferenz verringert ist und dementsprechend Verformungen dieser Bauteile und daraus resultierende Leckverluste

weitgehend vermieden werden.

Die Erfindung wird anhand eines in den beiliegenden Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert

F i g. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Verdrängerpumpe mit einer Schnittführung entlang der Linie 1· 1 in F i g. 2.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig.l.

Fig.3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig.l.

F i g. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3.

Fig.5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 3.

Fig.6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 6-6 in Fig.l.

F i g. 7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 7-7 in Fig.l.

Fig.8 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 8-8 in Fig. 2.

In den Figuren ist ein Pumpengehäuse mit 10 bezeichnet, das an einem Flansch 12 am Motorblock oder an einer anderen geeigneten Vorrichtung im Motorraum befestigt sein kann. Das in dieser Anmeldung beschriebene Ausführungsbeispiel ist speziell für die Anwendung in Verbindung mit einer Servolenkung eines Kraftfahrzeuges geeignet

Das Pumpengehäuse 10 ist mit einem Pumpenhohlraum 14 versehen, gegen dessen ebenen Boden die eine Abschlußscheibe 16 liegt Das Pumpengehäuse 10 ist mit einer Bohrung 18 für die Antriebswelle 20 versehen. Die Antriebswelle 20 ist in einer Lagerbuchse 22 in der Bohrung 18 gelagert

Das innere Ende der Antriebswelle 20 ist mit einer Schulter 24 versehen, die gegen die innere Seite der einen Abschlußscheibe 16 liegt, wodurch auf die Antriebswelle 20 einwirkende Axialkräfte über die Abschlußscheibe 16 am Pumpengehäuse 10 abgestützt werden können. Eine zweite Abschlußscheibe 26 liegt -to bei 28 unmittelbar benachbart dem inneren Ende der Antriebswelle 20. Ein Stator 30 mit einer inneren elliptischen Kurvenbahn und einem äußeren zylindrischen Umfang ist zwischen den Abschlußscheiben 16 und 26 angeordnet «s

Der Pumpenhohlraum 14 im Pumpengehäuse 10 ist mit einem Innengewinde 32 versehen, in das ein Haltering 34 eingeschraubt wird, der die zweite Abschlußscheibe 26, drn Stator 30 und die erste AbschluSscheibe 16 gegen das Pumpengehäuse 10 so verspannt.

Ein Pumpenrotor 36 ist innerhalb des Stators 30 angeordnet, wie es am besten aus F i g. 7 zu ersehen ist. Der Pumpenrotor 36 ist in seiner Nabe mit einer kerbverzahnten Öffnung 38 versehen, durch die er mit dem kerbverzahnten Ende der Antriebswelle 20 verbunden ist.

Der Pumpenrotor 36 ist zylindrisch und steht mit der inneren Kurvenbahn des Stators 30 an einer ersten Stelle 40 und einer zweiten Stelle 42 in dichtender so Berührung. Die innere Kurvenbahn des Stators 30 weicht von der Form des Pumpenrotors 36 ab und bildet mit diesem ein paar einander gegenüberliegender Arbeitskammern 44 und 46.

Die innere Kurvetibahn steht weiterhin in dichtender Berührung mit den radia¹ ä.ußeren Flächen von Pumpenoder Flügelelementen in der Form von Gleitsteinen 48.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind acht Gleitsteine 48 gezeigt Jeder Gleitstein 48 wird in einer Nut 50 im Pumpenrotor 36 aufgenommen, in der ^r sowohl Schwingbewegungen als auch radial Hin- und Herbewegungen ausführen kann. Jeder Gleitstein 48 wird durch eine Feder 52 im Pumpenrotor 36 radial nach außen und in dichtender Anlage an der inneren Kurvenbahn des Stators 30 gehalten.

Wie in Fig.7 angedeutet ist, dreht sich der Pumpenrotor 36 entgegen dem Uhrzeigersinn. Die vorlaufende Kante jedes Gleitsteines 48 ist mit einem Schlitz 55 versehen, um einen Druckausgleich zwischen den inneren Bereichen der Nuten 50 und den Arbeitskammern 44 und 46 zu erreichen. Die Arbeitskammern 44 und 46 stehen an ihren einen Enden über Auslässe 54 und 56 mit der Hochdruckkammer 58 bzw. 66 in Verbindung.

Die beiden Arbeitskammern 44 und 46 stehen an ihren anderen Enden über Einlasse 60 und 62 mit einer Niederdruckkammer 64 in Verbindung. Die ringförmige Niederdruckkammer 64 wird durcfe den Abstand der Pumpenkammeranordnung 16,30 und 26. vom Pumpenhohlraum 14 gebildet

Die Hochdruckkammer 58, 66 steht mit der Ventilkammer 68 über deren ringförmigen Bereich 70 in Verbin;£mg (siehe F i g. 3).

Ein mit einem Außengewinde versehenes Drosselteil 72 ist in einem mit einem Innengewinde versehenen Teil der Ventilkammer 68 eingeschraubt An seinem inneren Ende ist eine Drosselhülse 74 angeordnet die mit einer Drosselbohrung 76 von einem vorbestimmten Querschnitt versehen ist Die Drosselbohrung 76 bestimmt die Menge und den Druck der Druckflüssigkeit die aus dem Bereich 70 über die Drosselbohrung 76 und den Kanal 78 im Drosselteil 72 in die Pumpenauslaßleitung gelangt

Im Drosselteil 72 ist eine weitere Drosselbohrung 80 angeordnet die den Kanal 78 über einen Kanal 82 (siehe F i g. 6) mit dem hinteren Ende einer Federkammer 84 an einem Ende der Ventilkammer 68 verbindet In der Federkammer 84 ist eine Feder 86 angeordnet, die auf eine verschiebbare Hülse 80 wirkt Die Feder 86 sucht normalerweise die Hülse 88 zum Drosselteil 72 hin zu verschieben. Die Hülse 88 trägt ein konisches Ventilteil 90, das in die Drosselbohrung 76 einragt- Liegt die Hülse 88 unmittelbar benachbart der Drosselhülse 74 so gibt das Ventilteil 90 einen maximalen Durchflußquerschnitt durch die Drosselbohrung 76 frei. Wir die Hülse 88 entgegen der Kraft der Feder 86 nach links verschoben, so wird der Durchflußquerschnitt der Drosselbohrung 76 durch das Ventilteil 90 progressiv verringert

Das Ventilteil 90 und die Drosselbohrung 76 bilden miteinander das Drucksteuerventil. Wird der Druckflüssigktiisütrom zum Bereich 70 der Ventilbohrung 68 erhöht, so erhöht sich der Druckabfall an der Drosselbohrung 76. Dadurch wird die Hülse 88 entgegen der Kraft der Feder 86 nach links verschoben und verringert wieder den Durchfluß durch die Drosselbohrung 76. Der zur Pumpenauslaßleitung führende Druckflüssigkeitsstrom im Kanal 78 wird somit auf einen Wert begrenzt, der durch die Abmessung des Ventilteiles 90 bestimmt wird.

Die Druckflüssigkeitsmenge im Kanal 78 wird weiterhin über die Drosselbohrung 80 und die Feder 86 beeinflußt. Übersteht der Druck im Kanal 78 einen vorbestimmten Wert, so öffnet ein Überdruckventil 92 und stellt eine Nebenschlußverbindung zum Ringhohlraum 94 an der Hülse 88 her. Dieser Ringhohlraum steht wieder in Verbindung mit der Düse 96. Der Neben-

Schluß Druckflüssigkeitsstrom wird durch die Düse 96 beschleunigt und derart in die Niederdruckkammer 64 eingeleitet, daß der Druck darin durch den Geschwindigkeitsdruck der durch die Düse beschleunigten Druckflüssigkeit verstärkt wird. Da der statische Druck der Druckflüssigkeitsströmung die durch die Düse 96 austritt, geringer ist als der Umgebungsdruck wird durch die Strahlpumpenwirkung Flüssigkeit über den Kanal 98 aus der Vorratskammer 100 angesaugt.

Die Vorratskammer 100 wird durch einen das Pumpengehäuse 10 umfassenden Deckel 102 gebildet.

Der Deckel 102 ist am Umfang des Pumpengehäuses 10 über eine Ringdichtung 104 abgedichtet. Der Boden 106 des Deckels 102 liegt im Abstand zur zweiten Abschlußscheibe 26. Der Deckel 102 ist mit einem Einfüllstutzen 108 zum Nachfüllen von Flüssigkeit versehen. Eine Ringscheibendichtung 110 ist zwischen dem Boden 106 des Deckels 102 und der Stirnfläche des Pumpengehäuses 10 angeordnet und trennt den Raum zwischen dem Boden 106 und der zweiten Abschlußscheibe 26 von der Vorratskammer. Dieser Raum steht in Verbindung mit der den Stator 30 umgebenden ringförmigen Niederdruckkammer 64. Auf diese Weise wird dieser Raum auf einem höheren Druck gehalten als der Einlaßdruck. Ein Druckunterschied wird hierbei durch die Dichtung 110 möglich.

Die den Druck in Her Niederdruckkammer verstärkende Wirkung des Geschwindigkeitsdruckes des Nebenschluß-Druckflüssigkeitsstromes vom Drucksteuerventil hilft auch Kavitation in der Pumpe zu vermeiden und trägt zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Pumpe bei. Sie ermöglicht gleichzeitig eine Verringerung der Größe der Vorratskammer.

Die isolierte Lage der Hochdruckkammern 54, 56, 58 und 66 beseitigt die Druckbelastungen der Bauteile, wie z. B. der Anschlußscheiben, solcher Pumpen, die durch den hohen hydrostatischen Druck verformt wurden und so die Spiel- und Toleranzverhältnisse der Pumpe beeinträchtigen. Weiterhin werden durch die die Pumpenkammer im wesentlichen umschließende Niederdruckkammer übermäßige Leckver'uste vermieden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verdrängerpumpe, insbesondere für Servoeinrichtungen in Kraftfahrzeugen, mit einem Pumpenrotor, mit in an seinem Umfang verteilten Nuten angeordneten Gleitsteinen, die über Federn in dichtender Berührung an einer etwa elliptischen Kurvenbahn in einem Stator gleiten, die in einem sie umfassenden Pumpengehäuse radial frei angeordnet und mit diesem über seitliche Abschlußscheiben axial verspannt ist und wobei das Pumpengehäuse von einer Seite her von einem topfförmigen Deckel umfaßt ist, der eine Vorratskammer bildet, die über Kanäle mit einer Niederdruckkammer verbunden ist und eine Hochdruckkammer über ein Drucksteuerventil mit einer Regeldruckauslaßkammer und über einen gesteuerten Nebenschlußkanal mit der Niederdruckkammer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskammern (44 und 46) innerialb des Stators (30) über Auslässe (54 und 56) in der einen sich unmittelbar am Boden des Pumpenhohlraumes (14) abstützenden Abschlußscheibe (16) mit einer benachbart dem Boden des Pumpenhohlraumes (14) angeordneten, vollständig im Pumpengehäuse (10) liegenden Hochdruckkammer (58, 66) und über Einlasse (60 und 62) in der gleichen Abschlußscheibe (16) mit einer die Pumpenkammer (30) im wesentlichen umschließenden, einen erhöhten Druck aufweisenden Niederdruckkammer (64) verbunden sind.

2. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gester~vrte Nebenschlußkanal (80,82,84 und 94) eine Düse (96) aufweist, die den Nebenschluß-DruckflüssigkeitssJ-om derart in die Niederdruckkammer (64) einleitet, daß der Druck darin durch den Geschwindigkeitsdruck der durch die Düse (96) beschleunigten Druckflüssigkeit erhöht wird.

3. Verdrängerpumpe nach den Ansprüchen 1 und

2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abschlußscheibe (26) Ober einen im Pumpengehäuse (10) eingeschraubten Haltering (34) mit dem Stator (3O)₁ der ersten Abschlußscheibe (16) und dem Pumpengehäuse (10) verspannt ist und der topfförmige Deckel (102) mit seinem Boden (106) an der Stirnwand des Pumpengehäuses (10) abgedichtet (Dichtung 100) anliegt und zwischen ihm und der zweiten Abschlußscheibe (26) eine Kammer gebildet ist, die mit der erhöhten Druck aufweisenden Niederdruckkammer (64) verbunden ist. so