DE2100844A1

DE2100844A1 - Verdrängungspumpe, insbesondere für Servoeinrichtungen in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2100844A1
Application number: DE19712100844
Authority: DE
Inventors: Fred A. Birmingham; Mazzola Sergio J. Dearborn; Mich. Ciampa (V.StA.). F04c 1-08
Original assignee: Ford-Werke AG, 5000 Köln
Priority date: 1970-01-14
Filing date: 1971-01-09
Publication date: 1972-07-20
Also published as: US3645647A; CA940766A; JPS5120726B1; FR2075070A5; GB1285809A

Description

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Betreff
			Patentanmeldung

Verdrängungspumpe, insbesondere für Servoeinrichtungen in Kraftfahrzeugen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdrängungspumpe, insbesondere für Servoeinrichtungen in Kraftfahrzeugen, mit einem Pumpenrotor mit in an seinem Umfang verteilten Nuten angeordneten Gleitsteinen, die über Federn in dichtender Anlage an einer etwa elliptischen Kurvenbahn gehalten, in einer Pumpenkammer gleiten.

Verdrängungspurapen der eingangs genannten Art sind bekannt und werden z. B. als Druckflüssigkeitsquelle für die Servolenkung eines Kraftfahrzeuges verwendet. Solche Verdrängungspumpen müssen einerseits eine kompakte Bauweise besitzen, um sie bequem im Motorraum eines Kraftfahrzeuges unterbringen zu können und andererseits müssen sie ihre Punktion möglichst wartungsfrei über die gesamte Laufzeit eines Kraftfahrzeuges erfüllen.

Bei bekannten Pumpen der eingangs genannten Art sind die Hoch-Druck-Auslässe zumeist in seitlichen Abschlußscheiben der Pumpenkaianer angeordet. Der durch die Pumpe erzeugte hohe hydrostatische Druck wirkte auf die Abschlußscheiben zurück und führte zu unerwünschten Durchbiegungen der Abschlußscheiben, wodurch sich ein erhöhter Verschleiss des Pumpemrotors und damit ein baldiges Absinken des Wirkungsgrades der Pumpe ergab.

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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verdrängungspumpe der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass Verformungen auf ein Mindestmaß verringert und dadurch ein erhöhter Verschleiss und ein frühzeitiges Absinken des Wirkungsgrades der Pumpe vermieden werden.

Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem die ringförmige Pumpenkammer über eine seitliehe Abschlußscheibe axial mit dem Pumpengehäuse verspannt ist und von einer, durch den Mantel und einen Absatz eines abgesetzten topfförmigen Deckels mit dem Purapengehäuse gebildeten, ringförmigen Vorratskammer umfasst und von einer durch den Boden des topfförmigen Deckels und der Abschlußscheibe gebildeten ringförmigen Niederdruckkaamer axial benachbart ist und die Arbeitskammern der Pumpenkanmer über Auslässe mit einer im Pumpengehäuse liegenden Hochdruckkammer und über Einlasse mit der Niederdruckkammer verbunden sind und ein Drucksteuerventil zwischen der Hoehdruckkammer und der Pumpenauslassleitung angeordnet ist, das die Verteilung von Druckflüssigkeit in die Pumpenauslassleitung und in die Vorratskammer steuert.

Vom Drucksteuerventil führt hierbei ein Nebenschlusskanal in die Niederdruckkammer, der mit der Vorratskammer verbunden ist, so dass Flüssigkeit aus der Vorratskammer durch eine Strahlpumpenwirkung in die Niederdruckkajmer beschleunigt und der Druck darin erhöht wird.

Den im Pumpengehäuse angeordneten Auslässen aus den Arbeitskammern sind blinde Auslässe in der Abschlußscheibe gegenüberliegend angeordnet und den in der Abschlußscheibe angeordneten Einlassen sind blinde Einlasse im Pumpengehäuse gegenüberliegend angeordnet, wodurch sich die hydrostatischen Drücke ausgleichen.

Das Drucksteuerventil weist hierbei eine im Pumpengehäuse angeordnete Ventilkammer und eine Drosselbohrung zwischen dieser und der Pumpenauslassleitung auf, und ein Ventilelement ist in der Ventilkammer angeordnet und erstreckt sich mit einem konischen Ventilteil in die Drosselbohrung, das bei einem ansteigenden Druck in den Auslässen den Querschnitt der Drosselbohrung verringert.

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durch
Die Erfindung schafft eine Verdrängungspumpe, bei der/das Vorhandensein der den hydrostatischen Druck ausgleichenden blinden Auslässe und Einlasse eine unausgeglichenste Druckbelastung des Pumpenrotors vermieden ist. Weiter hin werden durch das Fehlen weiterer Abschlußscheiben und durch die Anordnung der Hoehdruckkannner im Pumpengehäuse Verformungen der Pumpenteile weitgehend vermieden, wodurch ein frühzeitiger Versehleiss und ein frühzeitiges Absinken des Wirkungsgrades der Pumpe vermieden wird.

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

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Verdrängungspuape.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1.

Fig. J) zeigt eine Frontalansicht der Verdrängungspumpe nach Fig. 1, wobei der Schnitt entlang der Linie 1-1 für Fig. 1 gezeigt ist.

Fig 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 1.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 1.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 1.

Fig. 7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 7-7 in Fig. 2-

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

Fig. 9 zeigt einen vergrösserten Teilausschnitt aus Fig. 2. Fig. 10 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 10 10 in Fig.

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In Fig. 1 ist das Pumpengehäuse mit 10 bezeichnet. Es ist mit einer flachen Seitenfläche 12 versehen, gegen die die eine Seite der ringförmigen Pumpenkammer 14 anliegt. Eine seitliche Abschlußscheibe 16 liegt gegen die andere Seite der ringförmigen Pumpenkammer 14. Das Pumpengehäuse 10, die ringförmige Pumpenkaramer 14 und die seitliche Abschlußscheibe 16 werden über Spannbolzen l8 axial miteinander verspannt.

In der ringförmigen Purapenkamraer 14 ist zwischen der Seitenfläche 12 des Pumpengehäuses 10 und der Abschlußscheibe 16 ein kreisförmiger Purapenrotor 20 angeordnet. Der Pumpenrotor 20 ist in seiner Nabenbohrung kerbverzahnt und über eine Kerbverzahnung 22 mit einer Antriebswelle 24 verbunden. Die Antriebswelle 24 ist als Hohlwelle ausgebildet und kann auf das Ende der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors aufgeschoben werden. Eine Feder und Nut-Verbindung kann verwendet werden, um eine treibende Verbindung zwischen der Antriebswelle 24 und der Kurbelwelle herzustellen. Zu diesem Zweck ist die Antriebswelle 24 in ihrer Bohrung mit einer Nut 26 versehen.

Die Pumpenkammer 14 ist mit einer etwa elliptischen Kurvenbahn 28 (siehe Fig. 2) versehen. Der Pumpenrotor 20 ist mit an seinem Umfang verteilten Nuten 30 versehen. In jeder Nut 30 ist ein Pumpelement in Form eines Gleitsteines 32 angeordnet. Zwischen jedem Gleitstein 32 und dem Grund der Nut 30 ist eine Feder angeordnet, die die Gleitsteine 32 in dichtender Berührung an der Kurvenbahn gleitend hält. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, dreht sich der Puapenrotor 20 in Richtung des Uhrzeigers. Die vorlaufende Kante jedes Gleitsteines 32 ist mit einem Schlitz 36 versehen, um einen Druckausgleich zwischen dem inneren Bereich der Nuten 30 und den Arbeitskammer^! zu erreichen. Die Gestalt der Kurvenbahn 28 weicht von der Gestalt des Pumpenrotors 20 ab, so dass jeder Gleitstein

in der
32 wenn er eine Lage/horizontalen Achse der Fig. 2 einnimmt, seine radial äus.serste und wenn er eine Lage in der vertikalen Achse der Fig. 2 einnimmt, seine radial innerste Lage erreicht.

Die vorlaufende Kante der Gleitsteine 32 ist mit eine« Schlitz 36 versehen, der den Druckausgleich von der radialen inneren Seite der Gleitsteine 32 zur radialen äusseren Seite unterstützt.

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Diese Schlitze 36 stehen in Verbindung mit sich in den äusseren Gleitflächen der Gleitsteine 32 axial erstreckenden Nuten 38. Diese Nuten 38 teilen die mit der Kurvenbahn 28 zusammenwirkende Gleitfläche der Gleitsteine 32 in zwei getrennte Gleitkanten auf. Die getrennten Gleitkanten haben mit der Kurvenbahn 28 eine Linienberührung, da die Krümmung der Kurvenbahn nicht mit der Krümmung der Gleitkanten übereinstimmt. Dies trägt zur Bildung eines Ölfilmes zwischen den Gleitsteinen 32 und der Kurvenbahn 28 bei, wodurch der Verschleiss der Verdrängungspumpe verringert wird.

Die Pumpenkammer 14 und der Pumpenrotor 20 bilden zwei Arbeitskammern 40 und 42, die auf gegenüberliegenden Seiten der Achse der Pumpe liegen.

Ein Einlass 44 und ein zusätzlicher Einlass 46 sind in der Abschlußscheibe l6 angeordnet und stehen in Verbindung mit der Arbeitskammer 42. Beide Einlasse stehen in Verbindung mit der Niederdruckkammer 48 (siehe Fig. 7)·

Die Einlasse 44 und 46 stehen weiterhin in Verbindung mit blinden Einlassen 50 und 52. Die blinden Einlasse 50 und 52 sind im Pumpengehäuse 10 angeordnet. Jeder Druck der in den Einlassen 44 und 46 wirkt, wirkt gleichzeitig in den blinden Einlassen 50 und 52. Hierdurch wird gegenüber dem Pumpenrotor 20 ein ausgeglichener Zustand geschaffen, wodurch axiale Kräfte auf den Pumpenrot or 20 vermieden werden.

Ein Auslass ist in Fig. 2 mit 54 bezeichnet. Er steht mit der Arbeitskaaeer 42 an einer gegenüber der Lage der Einlasse 44 und 46 winkelaässig versetzten Stelle in Verbindung. Der Auslass 54 steht in Verbindung mit einem zusätzlichen Auslass 58, der in Verbindung mit den unteren Bereich jeder der Nuten 30 des Puapenrotors 20 steht. Beide Auslässe 5^ und 58 stehen in Verbindung mit einer Hochdruokkammer 56 in Pumpengehäuse 10.

Die hin- und hergehende Bewegung der Gleitsteine 32 verursacht eine Pumpwirkung und die Druckflüssigkeit wird über den Auslass 58 in die Hoehdruokkaaeer 56 geliefert. Diese Wirkung ergänzt die Flügelradwirkung der Gleitsteine 32 während sie den Arbeitsbogen in der Arbeitskammer 42 überstreichen.

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Die Auslässe 54 und 58 stehen weiterhin in Verbindung mit blinden Auslässen 6O und 62, die in der Absehlußseheibe 16 angeordnet sind. Der in den Auslässen 54 und 58 wirkende Druck wird durch den in den blinden Auslässen 60 und 62 gleichzeitig wirkenden Druck aufgehoben und hierdurch axiale Druckbelastungen des Punapenrotors 20 vermieden.

Die Arbeitskammer 4o ist gleichfalls mit zwei Einlassen und zwei Auslässen versehen, die den Einlassen 44 und 46 und den Auslässen 54 und 58 der Arbeitskammer 42 entsprechen. Die Einlasse der Arbeitskaianer 40 sind mit 64 und 66 und die Auslässe mit 68 und 70 bezeichnet.

Wie aus den Figuren 1 und 4 zu ersehen ist, steht die »it den Auslässen verbundene Hochdruckkammer 56 über eine Verbindungskammer 72 und einen Verbindungskanal 76 in direkter Verbindung mit einer Ventilkammer 74 im Pumpengehäuse 10. Die Ventilkammer 74 nimmt ein Ventilelement 68 auf, das über eine Ventilfeder 80 normalerweise nach rechts gedrückt wird. Die Feder 80 stützt sich an einem Pfropfen 82 ab, der das eine Ende der Ventilkamoer 74 verschliesst.

Eine Drosselbohrung 84 ist im Pumpengehäuse 10, die Ventilkammer 74 wd den Pumpenauslasskanal 86 verbindend angeordnet. Die Punpenauslassleitung 86 führt zu einer Servoeinrichtung, ζ. Β. einer Servolenkung eines Kraftfahrzeuges und kehrt von dieser über die Rückflussleitung 88 in die Vorratskammer 90 im Pumpengehäuse 10 zurück.

Ein konisches Ventilteil 92 ist mit dem Ventileleaent 78 verbunden. Wird das Ventilelement 78 nach links bewegt, so verringert das Ventilteil 92 den Querschnitt der Drosselbohrung 84 in zunehmendem Masse. Je stärker die Querschnittsverringerung ist, um so stärker wird der Druckanstieg an der linken Seite der Drosselbohrung 84 sein.Dieser Druckanstieg verschiebt das Ventilelement 78 nach links und öffnet hierbei einen Nebenschlusskanal 96, der Druckflüssigkeit aus der Verbindungskammer 72 in die Vorratskammer 110 und in die Niederdruckkammer I06 führt. Der Druck im Pumpenauslasskanal 86 wird über einen Kanal in die Federkammer für die Feder 80 des Ventilelementes 78 geführt.

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Übersteigt dieser Druck einen vorbestimmten Wert, so öffnet ein Überdruckventil 100 und ermöglicht über eine Öffnung im Ventilelement 78 einen direkten Flüssigkeitsstrom in den Nebenschlusskanal 96.

Die Verratskamner 90 im Pumpengehäuse 10 bildet einen Teil der Vorratskammer 110, die im wesentlichen von einem abgesetzten, topfförmigen Deckel 102 gebildet wird. Der topfföreige Deckel 102 umfasst das Pumpengehäuse 10 und besitzt einen Boden 104, der die Abschlußscheibe l6 überspannt. Der Boden 104 des Deckels 102 bildet mit der Abschlußscheibe l6 einen Niederdruckraum I06.

Die über den Nebenschlusskanal 96 abströmende Druckflüssigkeit wird über einen ^* Verbindungskanal I08 direkt in die Niederdruckkammer I06 gerichtet. Der Verbindungskanal I08 steht jedoch gleichzeitig in Verbindung mit der Vorratskammer 110, wodurch Flüssigkeit aus der Vorratskammer 110 durch eine Strahlpumpenwirkung in die Niederdruckkamraer I06 beschleunigt wird, wodurch sich im Niederdruckraum I06 ein verstärkter Druck ergibt. Die Niederdruckkammer I06 ist gegenüber der Vorratskammer 110 über eine O-Ringdichtung 112 und eine Flachdichtung 114 zwischen Wandungen der Abschlußscheibe l6 und dem Boden bzw einem Mantelteil des topfföraigen Deckels 102 abgedichtet.

Die Erfindung schafft eine Verdrängungspumpe, bei der Verformungen der Pumpenelemente, damit ein Verschleiss und damit ein Absinken des Wirkungsgrades auf ein Miniraum verringert werden. Neben diesen, die Funktion betreffenden Vorteilen weist die erfindungsgemasse Verdrängungspumpe einen äusserst einfachen Λ Aufbau mit nur wenigen Gehäuseeinzelteilen auf, wodurch eine billige Fertigung und einfache Montage gewährleistet ist.

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Claims

Patentansprüche

1.) Verdrängungspumpe, insbesondere für Servoeinrichtungen In Kraftfahrzeugen, mit einem Pumpenrotor, mit in an seinem Umfang verteilten Nuten angeordneten Gleit steinen, die über Federn in dichtender Berührung an einer etwa elliptischen Kurvenbahn gehalten, in einer Pumpenkaramer gleiten, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Pumpenkammer (l4) über eine seitliche Abschlußscheibe (16) axial mit dem Pumpengehäuse (lO) verspannt ist und von einer, durch den Mantel und einen Absatz eines abgesetzten topfförraigen Deckels (102) mit dem Pumpengehäuse (lo) gebildeten, ringförmigen Vorratskammer (110) umfasst und von einer, durch den Boden (104) des topfförmigen Deckels (102) und der Abschlußscheibe (16) gebildeten ringföraigen Niederdruckkaianer (1O6) axial benachbart ist und die Arbeitskammern (40 und 42) der Pumpenkammer (14) über Auslässe (54, 58 und 68, 70) mit einer im Pumpengehäuse (10) liegenden Hochdruckkaramer (56) und über Einlasse (44, 46 und 64, 66) mit der Niederdruckkammer (106) verbunden sind und ein Drucksteuerventil (74, 78, 84 und 92) zwischen der Hochdruckkammer (56, 72 und 76) und der Pumpenauslassleitung (86) angeordnet ist, das die Verteilung der Druckflüssigkeit in die Pumpenauslassleitung (86) und in die Vorratskammer (HO) steuert.

2. Verdrängungspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass vom Drucksteuerventil (74, 78, 84 und 92) ein Nebenschlusskanal (96) über einen Verbindungskanal (108) in die Niederdruckkammer (106) führt und der Verbindungskanal (108) mit der Vorratskammer (110) verbunden ist, so dass Flüssigkeit aus der Vorratskammer (110) durch eine Strahlpumpenwirkung in die Druckkaumer (106) beschleunigt und der Druck darin erhöht wird.

3- Verdrängungspumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass den im Pumpengehäuse (lO) angeordneten Auslassen (54 und 58) blinde Auslässe (60 und 62) in der Abschlußscheibe (l6) gegenüber, liegend angeordnet sind und den in der Abschlußseheibe (16) angeordneten Einlassen (44 und 46) blinde Einlasse (50 und 52) im Pumpengehäuse (10) gegenüberliegend angeordnet sind, wodurch sich die hydrostatischen Drücke ausgleichen.

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4. Verdrängungspurape nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass das Drucksteuerventil eine im Pumpengehäuse (10) angeordnete Ventilkammer (74) und eine Drosselbohrung (84) zwischen dieser und der Pumpenauslassleitung (86) aufweist und ein Ventilelement (78) in der Ventilkammer (74) angeordnet ist und sich mit einem konischen Ventilteil (92) in die Drosselbohrung (84) erstreckt, das bei einem ansteigenden Druck in den Auslassen (54, 58 und 68, 70) und somit in der Hochdruckkamer (56) den Querschnitt der Drosselbohrung (84) verringert.

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