DE2249149A1

DE2249149A1 - Verdraengerpumpe

Info

Publication number: DE2249149A1
Application number: DE19722249149
Authority: DE
Inventors: Glenn A Ulrich
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1971-10-08
Filing date: 1972-10-06
Publication date: 1973-04-12
Also published as: GB1356906A; JPS4845907A; CA978025A

Description

Verdrängerpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdrängerpumpe, insbesondere für die Servolenkung von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Gehäuse mit einem zentralen Hohlraum, welcher einseitig offen ist und auf der anderen Seite durch- eine Stirnwand mit einer Lagerbohrung für eine von außen in den Hohlraum reichende Antriebswelle abgeschlossen ist, und einem drehfest mit der Antriebswelle verbundenen Pumpenrotor, welcher innerhalb einer mit Bezug auf die Drehachse des Hotors unrunden Kammerringwand rotiert und mittels an der letzteren entlang gleitender Pumpenelemente die Pumpwirkung erzeugt. '

Bei bekannten derartigen Verdrängerpumpen ist der Aufwand für die Abdichtung verhältnismäßig hoch. So ist es z.B. be- . kannt, neben dem Pumpenrotor eine besondere Dichtungsscheibe und daneben noch eine weitere Scheibe anzuordnen, welche die . Annnhl üono für don Ilochdruckberoich enthält und außerdem dio . Fiinl? t.1 on hnt, DrudcmJ blol nuf <U-o ϊηηυηηοΐϋο dor Pump ρ nolomonto zu loiton· Dioa können z.B. Flügel, Rollen odor Gleitkörper sein. Der Einsatz getrennter Anschluß- und Druek-

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scheiben int kompliziert und touor.

Hinzu kommt, daß bei den bekannten Verdrängοrpumpcn normalerweise dns Gehäuse auf bestimmten Innenflächen feinbearbeitet werden musste.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdrängerpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, welche gegenüber bekannten Ausführungen einfacher ist, aus weniger Teilen besteht und sich leichter und billiger herstellen läßt.

Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Kammerringwand und der umgebenden Gehäusewand eine Niederdruckkammer gebildet ist, eine erste, am Umfang abgedichtete seitliche Scheibe im Raum zwischen der Stirnwand und dem Rotor axial verschieblich angeordnet und gegen den Rotor und die Kammerring dichtend andrückbar ist, welche axial verschieblich und durch den axialen Druck gegen eine gegenüberliegende, im Gehäuse festgelegte zweite Scheibe dichtend andrückbar sind, an wenigstens einer der Scheiben im Winkel versetzt angeordnete Ausnehmungen oder öffnungen angebracht sind, von denen wenigstens eine mit der Niederdruckkammer in Verbindung steht und eine andere durch die erste Scheibe hindurch zum innersten Bereich des Hohlraums führt, welcher mit dem Einlaß eines Durchfluß-Regelventils verbunden ist, dessen Auslaß den Druckanschluß der Pumpe bildet.

Das Gehäuse kann bei der neu vorgeschlagenen Verdrängerpumpe aus einem einzigen Gußstück bestehen, welches für die Pumpenfunktion keiner Feinbearbeitung bedarf. Der Aufbau ist sehr tv einfach, da auf jeder Seite des Pumpenrotors und der Kammerringwand nur eine einzige Scheibe sitzt, welche sowohl die Hochdruck- von den Niederdruckbereichen abdichtet als auch

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die Zu- und Ableitungen zu bzw«, von den Pumpenkammern zwischen dem Rotor und der Kammerringwand ent halt en«,

Da· der Hochdruckbereich der Pumpe vollständig innerhalb des Gehäuses liegt, werden die bei bekannten Verdrängerpumpen auftretenden Dichtungsprobleme vermieden* Außerdem ist die Geräuschentwicklung gering, weil die Kammer, welche die Druckflüssigkeit auf der Hochdruckseite der Pumpe aufnimmt, eine verhältnismäßig große Masse hat® Dadurch wird der Schall, welcher auf Ungleichmäßigkeiten der Strömung der Pumpenflüssigkeit zurückgeht, wirksam gedämpft«, Der ruhige Lauf der Pumpe wird in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weiterhin dadurch gefördert, daß das Gehäuse von einem Flüssigkeitsvorratsbehälter umgeben ist,,

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Durchfluß-Regelventil bei ein bestimmtes Maß übersteigendem Durchfluß ein B.ypasskanal zum Niederdruckbereich der Pumpe freilegbar, und der Bypasskanal steht mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter in Verbindung. Außerdem ist sweckmäßigerweise ein am Auslaß des Durchfluß-Regelventils angeordnetes Überdruckventil vorgesehen, dessen Auslaß in Verbindung mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter steht. Dadurch wird erreicht, daß die durch das Überdruck« · ventil abgeleitete Flüssigkeit zunächst in dem Flüssigkeit svorratsbehalter gekühlt wird, indem sie sich mit dem dort vorhandenen Flüssigkeitsvorrat mischt, bevor sie wieder in die Pumpe gelangt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine Verdrängerpumpe gemäß der Erfindung entsprechend Schnittline 1-1 in Fig„ 2, ' 309815/0329

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Fig. 2 einen Querschnitt durch die Pumpe nach Fig. 1 gemäß der Schnittlinie H-II in Fig. 3,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Pumpe, Fig. 4- eine Endansicht,

Fig. 5 eine Seitenansicht der inneren Dichtungs- und Anschlußscheibe der Pumpe nach Fig. 1 bis 1-,

Fig. 6 einen Teilschnitt nach Schnittlinie 6-6 in Fig. 4-,

Fig. 7 einen Teilquerschnitt nach Schnittlinie 7-7 in Fig. 2,

Fig. θ einen Längsschnitt durch das Durchfluß-Regelventil der Pumpe gemäß Schnittlinie 8-8 in Fig. 9,

Fig. 9 eine Vorderansicht der Pumpe mit Blickrichtung I entsprechend den Pfeilen 9-9 in Fig. 3» :,

Fig. 1o eine Seitenansicht der äußeren Dichtungs- und

Anschlußscheibe nach Fig. 1 bis 9· ·

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Pumpe hat ein einstückiges, gegossenes Pumpengehäuse 12 mit einem zylindrischen inneren Hohlraum 14. Auf der einen Seite steht dieser offen, und auf der anderen Seite ist er durch eine Stirnwand 16 angeschlossen. Eine Lagerbohrung 18 in der Stirnwand 16 nimmt mittels einer Lagerbüchse 22 eine Antriebswelle 2o auf. Mit der letzteren wirkt eine Dichtung 24 zusammen, welche den Austritt von Flüssigkeit aus dem Inneren der Pumpe verhindert.

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Die Antriebswelle 2o ist über eine Verzahnung oder Vielnutverbindung 26 drehfest mit einem Pumpenrotor 28' verbunden. Dieser ist innerhalb einer Kammerringwand 3o angeordnet, deren Innenfläche mit 32 bezeichnet ist. Die Fläche 32 ist im Vergleich zu einem Zylinder mit zwei jeweils diametral gegenüberliegenden Erweiterungen bzw. Verengungen ausgebildet, hat also einen grösseren und einen kleineren Durchmesser. Der kleinere Durchmesser liegt mit Bezug auf Pig. 2 senkrecht, der grössere waagerecht. Die Fläche 32 ist mit Bezug auf die senkrechte und waagerechte Achse symmetrisch ausgebildet.

Der zylindrische Rotor besitzt in der Umfangsfläche Ausnehmungen 3'1-j deren jede eine Bolle 36 als Pumpenelement aufnimmt. In der Ansicht nach Fig. 2 läuft der Rotor 28 während des Betriebs entgegen dem Uhrzeigersinn. Dies ist in der Zeichnung durch einen Richtungspfeil angedeutet. Die Rollen 36 berühren dabei die sie vorwärts treibenden Kanten und Flächen der Ausnehmungen 34-j welche mit Bezug auf Radialebenen um umgefähr 2o° geneigt sind, um eine radial nach auswärts gerichtete, auf die Rollen wirkende Kraftkomponente zu erhalten, die sie beständig in gleitendem Kontakt mit der umgebenden Kammerringwand hält.

Um die Bewegungsmöglichkeit der Rollen 36 in tangentialer Richtung einzuschränken, insbesondere in deren radial innerster Stellung_}ist die vorauseilende Flanke 38 jeder Ausnehmung 34- im wesentlichen parallel zu der hinteren Flanke, so daß sich ein verhältnismäßig enger Sitz ergibt. Wenn sich die Rollen im radial äußeren Bereich der Ausnehmungen be-' finden, besteht ein grösserer Spalt zwischen der Flanke 38 und jeder Rolle, so daß Druckflüssigkeit auf die Unterseite der Rollen gelangt. Auch diese Maßnahme trägt dazu bei, die Rollen in gleitender Anlage an der Kammerringwand zu halten.

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Die Kammerringwand 3o ist auf einer Stirnseite mit Nuten oder Ausnehmungen 4o und 42 und auch, auf der anderen Seite mit entsprechenden Ausnehmungen, von denen in Fig. 1 nur eine, mit 44 bezeichnete, dargestellt ist, versehen. Biese Ausnehmungen bilden die Einlaßkanäle, welche den Arbeitsraum der Pumpe innerhalb der Kammerringwand mit einer außerhalb derselben angeordneten Niederdruck-Flussigkeitskammer 46 verbindet. Die Kammer 46 wird durch den inneren Hohlraum 14 des Gehäuses 12 gebildet.

Die Kammerringwand und der Rotor begrenzen zwei Pumpenkammern. Diese liegem am Umfang um 18o° auseinander. Der durch die'^I; Ausnehmung 4o gebildete Einlaß führt zu der mit Bezug auf Fig. 2 linken Pumpenkammer und der durch die Ausnehmung 42 gebildete Einlaß kommuniziert mit der Einlaßseite der rechtern Pumpenkammer.

In der Darstellung nach Fig. 1 ist rechts von der Kammerringwand 3o und dem Rotor 28 eine äußere Dichtungsscheibe

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40 angeordnet. Diese hat eine innere feinbearbeitete Oberfläche 5°» welche an ebenfalls feinbearbeiteten Flächen der Kammerringwand und des Rotors anliegt. Die Scheibe 48 wird durch einen Sprengring 52, der in eine passende Umfangsnut in der Gehäusewand eingesetzt ist, axial gehalten. Eine O-Ringdichtung 54 dichtet die Kammer 46 nach außen ab.

Im Inneren des Gehäusehohlraums 14 ist mit Bezug auf Fig. links von der Kammerringwand 3o und dem Rotor 28 eine weitere Dichtungsscheibe 56 angeordnet, an deren äußeren Umfang ebenfalls ein O-Ring 58 sitzt, welcher den Hochdruckbereich der Pumpe gegenüber den Niederdruckbereich abdichtet. Die Dichtung 58 liegt an einer zylindrischen Innenfläche des Gehäuses an, welche mit geringem Abstand den Umfang der Scheibe 56 umgibt. Eine zweite Dichtung 6ö ist * an dieser Scheibe zwischen ihrer zentralen Bohrung und einer

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Nabe 62 an der Gehäusestirnwand 16 eingesetzt. Der mit Bezug auf Fig. 1 links von der Scheibe 56 befindliche Gehäusehohlraum 64 nimmt eine Druckfeder 66 auf, weiche die Scheibe 56 in dichter Anlage an der diesseitigen feinbearbeiteten Fläche 68 des Rotors und der Kammerringwand hält.

Fig. 5 zeigt die in der Scheibe 56 angebrachten Ein- und Auslaßkanäle. Zwei diametral gegenüberliegende Ausnehmungen 7o und 72, welche mit den benachbarten Ausnehmungen der ' Kammerringwand, von denen nur die eine gezeigt und mit 44 bezeichnet ist, fluchten, bilden Einlaßkanäle, welche die ringförmige Kammer 46 mit der Niederdruckseite der Arbeitskammern der Pumpe verbinden.

In der Scheibe 56 sind außerdem zwei diametral gegenüberliegende Ausnehmungen 7^ und 76 angebracht, welche zusammen mit auf ihrem Grund mündenden Durchbrüchen 78 und 8o der Scheibe 56 Auslaßkanäle bilden^ über diese besteht eine Verbindung zwischen den Hochdruckbereichen der Arbeitskammern der Pumpe und dem Hohlraum 64 im Gehäuse 12. '·

Die Ausnehmungen 74- und 76 sind Vertiefungen der mit Bezug auf Fig. 1 rechten Stirnfläche 82 der Scheibe 56. Der Bereich dieser Fläche 82 zwischen den Ausnehmungen 7o bis 76 dient als Dichtungsfläche, an welcher während des Betriebs der · Rotor und die Rollen entlang gleiten. Auf dem Grund aller Ausnehmungen 7o, 72, 74-, 76 sitzen bis in die Ebene der "Fläche 82 reichende VorSprünge 92, 94, 96, 98, 84, 86, 88, 9o, welche die Enden der Rollen 36 führen, wenn diese während der Drehung des Rotors im Bogen an den Ausnehmungen entlang bewegt werden. Auf diese Weise werden die Rollen in ihrer vorbestimmten axialen Ausrichtung mit Bezug auf die Aus-.nehmungen 34 des Rotors gehalten. Der Zwischenabstand der genannten Vornprünge auf dem Grund der Ausnehmungen ist so gewählt, daß jede Rollen- noch bevor sie während der Drehung

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den Kontakt rait der Flüche 02 verliert, in Berührung mit der Oberfläche des in Bewegungsrichtung nüchstlicgondon Vorsprungs gelangt und ebenso auch rechtszeitig ihre Führung am nächsten Vorsprung und dann .wieder an der Fläche 82 findet, also niemals die seitliche Führung verliert.

Die Durchbrüche 78 und. 8o i** der Scheibe 56 stehen über die Zwischenräume zwischen den VorSprüngen in den Ausnehmungen 74 und 76 mit den Ausnehmungen 34 am Rotorumfang unterhalb der Rollen 36 in Verbindung. Durch diese Anordnung kann die bisher bei Verdrängerpumpen erforderliche zusätzliche Scheibe mit den Anschlußkanälen entfallen, die bisher zwischen der Dichtungsscheibe und den Rotor angeordnet wurde.

Zu dem Gehäuse 12 führt eine Rücklaufleitung I00. Diese mündet in einer öffnung, welche über einen Kanal 1o2 mit einem unmittelbar an der Pumpe angebrachten Flüssigkeitsvorratsbehälter in Verbindung steht. Dieser wird nach außen begrenzt durch einen auf eine ringförmige Schulter I06 aufgesetzen Deckel 1o4 und mittels einer 0-Ringdichtung 1o7 abgedichtet. Der Deckel 1o4 schließt das offene Ende des Gehäuses 12 ab. Ein Einfüllstutzen 1o9, welcher auf dem Deckel 1o4 ansetzt, erlaubt das Nachfüllen von Flüssigkeit in den Vorratsbehälter. Die Rückleitung I00 erstreckt sich im wesentlichen in radialer und nicht in axialer Richtung, wodurch das axiale Größtmaß der Pumpe kleingehalten wird.

An dem Pumpengehäuse 12 setzt quer zur Drehachse der Antriebswelle 2o eine Ventilkammer I08 an. Darin sitzt axial verschieblich ein Ventilkörper Ho mit einem dichtenden Bund 112 und oinem weiteren Bund 114, welche dazu bestimmt sind, eine Auslaßöffnung 116 in der Umfangewand der Ventilkammer I08 abzudichten bzw. mehr oder weniger weit zu öffnen. Beim öffnen wird eine Verbindung einer Kammer 118 am hinteren Ende der Ventilkammer I08 und einer Ausnehmung 12ο (Fig. 8 und 2) im Gehäuse 12, welche mit der Ringkammer 46 kommunizier-

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hergestellt. Die Kammer 118 ist über einen Kanal 122 (J¹Ig- Ό mit dem inneren Hohlraum 64 im Gehäuse verbunden und empfängt von dort Flüssigkeit unter hohem Druck.

Wie in Pig. 8 gezeigt^ist am hinteren Ende der Ventilkammer 1o8 ein über drei radiale Rippen (siehe Pig. 1.) abgestützter, die Durchflußmenge steuernder Bolzen 123 befestigt* Dieser ist mit einem konischen Bereich versehen, der mit einer zentralen öffnung im axial beweglichen Ventilkörper 11o zusammenwirkt. Der Ventilkörper wird durch eine Feder 124, die sich an einem Pitting 126 abstützt, mit Bezug auf Fig. nach links gedruckt. Der Fitting 126 stellt den Anschluß einer äußeren Druckleitung 128 an die Ventilkammer.1o8 dar·

Der Flüssigkeitsstrom von der Kammer 118 durch die zentrale öffnung im Ventilkörper 11ο erzeugt eine Druckdifferenz, welche die Tendenz hat, den Vehtilkörper mit Bezug auf Fig. nach rechts zu verschieben. Wenn die Druckdifferenz einen vorbestimmten Wert erreicht, gelangt der Ventilkörper so weit nach rechts, daß ein Bypass entsteht, indem die mit der Niederdruckseite der Pumpe in. Verbindung stehende Ventilauslaßöffnung 116 geöffnet wird. Das Durchfluß-Kegelyentil sorgt also für einen verhältnismäßig gleichmäßigen Flüssigkeitsstrom durch die Druckleitung i28.

3?as in Fig. 6 dargestellte überdruckventil 1'3o besteht aus einer Ventilkammer 132 im Gehäuse 12 und einem durch eine Feder 136 in Sehließrichtung vorbelasteten kugelförmigen Ventilkörper 134. Der Einlaß des Überdruckventils 13ο steht über einen im Gehäuse 12 ausgebildeten Kanal 14o mit dem mittleren Bereich 138 der Ventilkammer 1o8 des Durchfluß-Hegelventils in Verbindung. Der Auslaß des Überdruckventils 13o kommuniziert über einen Kanal 142 mit dem in Fig. 1 und 6 mit 144 bezeichneten Flüsaißkeitsvorratsbehlilter, Ein in

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β Gezeigter Kanal 145 bildet eine Rückflußleitung vom Flüssigkeitsvorratsbehälter 144 zn dem Durchfluß-Regnlventil. Die in diesem über das überdruckventil 1Jo abgeleitete Flüssigkeit gelangt in den Flüssigkeitsvorratsbehälter und wird dort abgekühlt, bevor sie erneut in den Pumpenkreislauf gelangt. Dadurch werden längere ununterbrochene Betriebszeiten in Stellungen höchster Drücke möglich, bevor eine überhitzung auftritt.

Die Ausbildung der Scheibe 48 geht am besten aus Fig. 1o hervor. Sie ist auf der zum Rotor 28 hin gerichteten Seite mit zwei Pumpeneinlaßkanäle bildenden Ausnehmungen 146 und 148 und weiterhin mit zwei Pumpenauslaßkanäle -bildenden Ausnehmungen 15ο und 152 ausgebildet. Die Ausnehmungen 146 und 148 fluchten mit den Ausnehmungen' 4o und 42 in der Kammerringwand 3o und verbinden die Ringkammer 46 mit dem Einlaßbereich der Arbeitskammern der Pumpe. Ebenso wie in den Ausnehmungen der Scheibe 56 befinden sich auch in den Ausnehmungen 146, 148, 150, 152 Vorsprünge als Abstandhalter und Führungselemente für die Rollen 36. Die Ausnehmungen I50 und 152 kommunizieren mit dem Hochdruckbereich, der Arbeitskammern der Pumpe und führen Flüssigkeit zur Außenseite der Bollen.

Ansprüche

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Claims

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Ansprüche

Verdrängerpumpe, bestehend aus einem Gehäuse mit einem zentralen Hohlraum, welcher einseitig offen ist und auf der anderen Seite durch eine Stirnwand mit einer Lagerbohrung für eine von außen in den Hohlraum reichende Antriebswelle abgeschlossen ist, und einem drehfest mit der Antriebswelle verbundenen Pumpenrotor, welcher innerhalb einer mit Bezug.auf die Drehachse des Rotors unrunden Kammerringwand rotiert und mittels an der letzteren entlang gleitender Pumpenelemente die Pumpwirkung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kammerringwand (3o) und der umgebenden Gehäusewand (12) eine Niederdruckkammer (46) gebildet ist, eine erste, am Umfang abgedichtete, seitliche Scheibe (56) im Haum (14-, 64-) zwischen der Stirnwand (14) und dem fiotor (28) axial verschieblieh angeordnet und gegen den Rotor (28) und die Kammerringwand (3o) dichtend andrückbar ist, welche axial verschieblich und durch den axialen Druck gegen eine gegenüberliegende, im Gehäuse (12) festgelegte zweite Scheibe (48) dichtend andrückbar sind, an wenigstens einer der Scheiben (56, 48) im Winkel versetzt angeordnete Ausnehmungen oder öffnungen^ (7o bis 76« 146 bis 152) angebracht sind, von denen wenigstens eine mit der Niederdruckkammer (46) in Verbindung steht und eine andere durch die erste Scheibe (56) hindurch zum innersten Bereich (64) des Hohlraums (14) führt, welcher mit dem Einlaß (118) eines Durchfluß-Regelventile (1o8, 11o) verbunden ist, dessen. Auslaß (138, 126, 128) den Druckanschluß der Pumpe bildet. . ".

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2. Vordrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß je zwei diametral gegenüberliegende Ausnehmungen (7o, 72» 146, 148 und 74» 76» 1po, 152) in beiden Scheiben (56,. 48) für die Niederdruck- und für den Hochdruckbereich vorgesehen Bind.
3. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ,gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) von einem Flüssigkeitsvorratsbehälter (1o4, 1o9) umgeben ist.
4. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß in dem Durchfluß-Rcgclventil (Ι0Β, Ho) bei ein bcstimratea Mnß üborsteigondnm Durchfluss ein Bypasskanal (116, 12o) zum Niederdruckbereich der Pumpe freilegbor ist und der Bypasskanal (116, I2o) auch mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter (1o4, 1o9) in Verbindung steht.
5. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein am Auslaß (1?8) des Durchfluß-Regelventils (I08, Ho) angeordnetes überdruckventil (13ο), dessen Auslaß (142) in Verbindung mit dem Flüesigkeitsvorratebehälter (1o4, 144) eteht.

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Le e r$ e i te