DE29612578U1

DE29612578U1 - Flügelzellenpumpe

Info

Publication number: DE29612578U1
Application number: DE29612578U
Authority: DE
Original assignee: LuK Fahrzeug Hydraulik GmbH and Co KG
Current assignee: LuK Fahrzeug Hydraulik GmbH and Co KG
Priority date: 1996-06-21
Filing date: 1996-07-20
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2006-07-21
Also published as: DE59708570D1

Description

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Patentanwaltskanzlei
Stuttgart Berlin Hamburg

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Flügelzellenpumpen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie sind gekennzeichnet durch einen Rotor, in dessen ümfangswandung Flügel aufnehmende Schlitze eingebracht sind. Der Rotor dreht sich innerhalb eines Konturrings, der zwei sichelförmige Förderräume bildet, die von den Flügeln durchlaufen werden. Bei der Drehung des Rotors geben sich größer und kleiner werdende Räume. Bei Betrieb der Flügelzellenpumpe ergeben sich dadurch Saug- und Druckbereiche. Bei einem Konturring der hier angesprochenen Art ergeben sich zwei getrennte Pumpenabschnitte mit je einem Saug- und einem Druckbereich.

Die seitliche Begrenzung des Druckbereichs erfolgt auf der Auslaßseite mittels einer dicht anliegenden Druckplatte und auf der gegenüberliegenden Deckelseite durch das Gehäuse.

Wird eine Flügelzellenpumpe betriebswarm stillgesetzt, gleiten die obenliegenden Flügel aufgrund ihrer Schwerkraft in die in den Rotor eingebrachten Schlitze. Dadurch entfällt die zwischen Saug- und Druckbereich gegebene Trennung, es entsteht quasi ein Kurzschluß in einem Pumpenabschnitt. Auf der

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18. Juli 1996

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gegenüberliegenden Seite gleiten die Flügel der

Schwerkraft folgend aus ihren Schlitzen heraus,

oder sie bleiben draußen, so daß hier die Trennung erhalten bleibt.

Erkaltet nun das von der Flügelzellenpumpe geförderte Fluid, beispielsweise Hydrauliköl, erhöht sich dessen Viskosität, so daß die Beweglichkeit der Flügel nachläßt. Bei Inbetriebnahme der Pumpe fördert zwar der noch getrennte Pumpenabschnitt. Die Förderleistung ist jedoch stark reduziert, da eine Verbindung zwischen dem fördernden Druckbereich zum gegenüberliegenden Druckbereich und dort zum Saugbereich besteht.

Bei der deckelseitigen Abdichtung durch das Gehäuse tritt häufig eine unerwünschte Leckage auf, da sich das Gehäuse durch den innerhalb des Konturrings herrschenden Druck wegbiegt und so eine Vergrößerung des Leckagespalts auftritt. Eine Verringerung der Leckage wird dadurch erzielt, daß statt der Abdichtung durch das Gehäuse eine weitere Druckplatte Verwendung findet. Diese ist im wesentlichen identisch mit der auslaßseitigen Druckplatte ausgebildet und weist jeweils einen in den Druckbereich mündenden Kanal auf, der eine Verbindung mit einem zwischen Druckplatte und Gehäuse gebildeten Druckraum herstellt.

Das erwähnte Problem des Kurzschlusses beim Anlaufen der Pumpe tritt verstärkt bei dieser Ausführungsform auf, da neben der auslaßseitigen Verbindung zwischen den Druckbereichen auch auf der Dek-

kelseite eine zu einem Kurzschluß führende Verbindung besteht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Flügelzellenpumpe zu schaffen, die sehr gute Kaltstarteigenschaften aufweist und darüber hinaus nur eine sehr geringe Leckageneigung besitzt.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe einer Flügelzellenpumpe gelöst, die die in Anspruch 1 genannten Merkmale umfaßt.

Die Flügelzellenpumpe weist dabei zwei dicht am Rotor anliegende Druckplatten auf, wobei die der Abflußseite gegenüberliegende Druckplatte eine öffnung aufweist, die eine Fluid-Verbindung zwischen einem vorzugsweise unteren Druckbereich und einem abgeschlossenen Druckraum herstellt. Dadurch wird in diesem Druckraum ein Druck aufgebaut, der die Druckplatte etwas durchbiegt und dicht an den Rotor andrückt. Gleichermaßen führt auch der im Auslaßbereich aufgebaute Druck zu einer Beaufschlagung der auslaßseitigen Druckplatte mit einer Kraft, die die Druckplatte dicht an den Rotor andrückt.

Darüber hinaus wird ein Kurzschluß zwischen den beiden Druckbereichen über den Druckraum dadurch vermieden, daß lediglich einer der beiden Druckbereiche in- der deckelseitigen Druckplatte mit dem Druckraum verbunden ist. Der andere Druckbereich der Pumpe wird durch die Druckplatte zum Druckraum hin abgedichtet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die den Druckraum abschließende

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Druckplatte, die eine öffnung zur Verbindung des unteren Druckbereich mit dem Druckraum umfaßt, eine verhältnismäßig kleine öffnung auf, die vom Druckraum in den anderen oben liegenden Druckbereich mündet. Mit Hilfe dieser öffnung läßt sich eine Entlüftung des Druckraums bei der Erstinbetriebnahme der Pumpe bewerkstelligen, mit dem vorteilhaften Ergebnis einer Geräuschverminderung.

Um einen Kurzschluß über diese Entlüftungsöffnung zu verhindern, muß sie so ausgebildet sein, daß sie für ein kaltes Fluid hoher Viskosität einen sehr hohen hydraulischen Widerstand besitzt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an der deckelseitigen Druckplatte eine öffnung vorgesehen, die den in eingebauter Lage oberen Druckbereich mit dem Druckraum verbindet. Der unten liegende Druckbereich ist durch die Druckplatte zum Druckraum hin abgedichtet.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht auch darin, die deckelseitige Druckplatte mit zwei öffnungen zu versehen, die jeweils eine Verbindung zwischen einem Druckbereich und dem Druckraum herstellen und die einen hohen hydraulischen Widerstand aufweisen. Die Summe der beiden Widerstände muß dabei einen Wert übersteigen, der zur Vermeidung eines Kurzschlusses in der Kaltstartphase notwendig ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Flügelzellenpumpe;

Figuren zwei Druckplatten der Flügelzellenpumpe, 2a, 2b und

Figuren schematische Darstellungen von vier un-3a - 3f terschiedlich ausgestalteten Flügelzellenpumpen.

Zum besseren Verständnis soll zunächst allgemein anhand der Figur 1 auf den Aufbau einer Fügelzellenpumpe eingegangen werden.

Sie umfaßt ein Gehäuse l, in dem ein zu einem Auslaß führender Ringkanal 3 vorgesehen ist. über den Auslaß wird ein Verbraucher, beispielsweise eine Lenkhelfeinrichtung, mit Hydrauliköl versorgt.

Das Gehäuse weist einen kreisrunden Innenraum 5 auf, der einen Konturring 7 und einen Rotor 9 aufnimmt, in dessen Umfangsflache Flügel 8 aufnehmende Schlitze eingebracht sind. Der Rotor 9 wird über eine Antriebswelle in Rotation versetzt, so daß sich die Flügel 8 innerhalb des Konturrings 7 bewegen, dessen Innenraum 5 so ausgestaltet ist, daß zwei sichelförmige, auch als Förderräume bezeichnete Freiräume gebildet werden, die von den Flügeln durchlaufen werden. Dabei werden Saug- und Druckbereiche gebildet. Die Stirnflächen des Konturringe's 7 und des Rotors 9 liegen an Dichtflächen an, die

von Druckplatten 17 gebildet werden. Die aus den beiden Druckplatten 17, dem Konturring 7 und dem Rotor 9 gebildete Einheit liegt somit im Innenraum 5 des Gehäuses. Zumindest die auslaßseitige Druckplatte 17.1 ist so ausgebildet, daß das von den Flügelzellen geförderte Hydrauliköl durch die Druckplatte hindurch gefördert wird und in einen zwischen der Druckplatte und der Gehausexnnenseite gebildeten Raum gelangt. Die der Druckplatte 17.1 zugewandte Innenfläche des Innenraums weist Nuten 3 auf, die als Kanäle für das geförderte Medium dienen und eine Verbindung über eine Druckauslaßöffnung mit dem Auslaßbereich schaffen.

Die Flügelzellenpumpe ist so aufgebaut, daß das sich im Druckbereich befindende Hydrauliköl zu den im Innern des Rotors liegenden Unterseiten der Flügel gelangt und diese mit Druck beaufschlagt. Durch einen in einem Unterflügelbereich gegebenen überdruck werden die Flügel aus den Schlitzen radial nach außen gepreßt, so daß diese dichtend an der Innenseite des Konturrings anliegen.

Die genannten Druckplatten 17.1 und 17.2 sind in Figur 2a beziehungsweise 2b in Draufsicht dargestellt. Deutlich zu erkennen sind jeweils zwei Ansaugbereiche 21 und zwei nierenförmige Druckbereiche 23. Weiter innen ist in der Druckplatte 17.2 gemäß Figur 2a eine Nut 25 für die Unterflügelbereiche vorgesehen. In der Druckplatte 17.1 gemäß Figur 2b sind dagegen vier unabhängige Nuten 27 ausgebildet.

Figur 2a läßt noch erkennen, daß die nierenförmige Druckbereiche 2 3 in runde Kanäle 29 übergehen, die

weniger als ein 1/3 der Durchtrittsfläche der Druckbereiche 23 der Druckplatte 17.1 besitzen.

In Figur 3 sind stark vereinfacht vier unterschiedliche Ausführungsformen der Flügelzellenpumpe dargestellt, wobei es im wesentlichen auf die Ausgestaltung der Druckplatten ankommt. Die übrigen Details, insbesondere Rotor, Flügel, Welle etc. sind aus diesem Grund nicht dargestellt.

Die Flügelzellenpumpe gemäß Figur 3a weist sowohl auf der Auslaß- oder Förderseite F des Rotors als auch auf der gegenüberliegenden Deckelseite D eine Druckplatte 17.1 beziehungsweise 17.2 auf. Beide Druckplatten 17 liegen dicht an Konturring und Rotor 51 an und sollen damit eine Leckage von Hydrauliköl aus den Druckbereichen verhindern.

Die Darstellung der Druckplatte 17.1 in Figur 3a läßt zwei Auslaßkanäle 53.1 und 53.2 erkennen, die jeweils eine Fluid-Verbindung zwischen einem Druckbereich und einem Auslaßbereich 55 herstellen.

Auf der gegenüberliegenden Seite liegt die Druckplatte 17.2 am Rotor 51 an. Sie weist ebenfalls einen Kanal 59 auf, der eine Fluid-Verbindung zwischen einem -in der Figur unteren- Druckbereich und einem Druckraum 61 herstellt. Dieser ..Druckraum 61 wird einerseits durch die Druckplatte 17.2 und andererseits durch das Gehäuse gebildet.

In der Druckplatte 17.2 sind darüber hinaus weitere Öffnungen 63a, 63b vorgesehen, die in einen Unterflügelbereich münden. Damit entsteht eine Fluid-

Verbindung zwischen dem unteren Druckbereich und mindestens einem Unterflügelbereich.

Deutlich zu erkennen ist in Figur 3a, daß die Druckplatte 17.2 keinen einem in der Figur oberen Druckbereich zugeordneten Kanal aufweist. Damit steht dieser Druckbereich nicht mit dem Druckraum 61 in Verbindung. Ein Kurzschluß in der Anlaufphase zwischen oberem Druckbereich, in dem der Kurzschluß herrscht, und unterem Druckbereich wird auf diese Weise verhindert.

Die in Figur 3b gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen lediglich darin, daß die in den Unterflügelbereich mündende Öffnung 63 nicht in der deckelseitigen Druckplatte 17.2 sondern in der förderseitigen Druckplatte 17.1 vorgesehen ist. Darüber hinaus ist der Kanal 59 der Druckplatte 17.2 nicht dem unteren Druckbereich sondern dem oberen Druckbereich zugeordnet. Eine Änderung der Wirkungsweise der beiden Druckplatten ergibt sich dadurch jedoch nicht.

Eine dritte Aus führungs form ist in Figur 3c zu sehen, wobei diese im wesentlichen mit der in Figur 3a dargestellten Ausführungsform übereinstimmt.

Sie unterscheidet sich jedoch darin, daß in der Druckplatte 17.2 ein kleiner im wesentlichen einer Entlüftung dienender Kanal 65 vorgesehen ist, der eine Verbindung zwischen dem Druckraum 61 und dem oberen Druckbereich schafft.

Der Querschnitt des Kanals 65 wird dabei so dimensioniert, daß dessen hydraulischer Widerstand ins-

besondere für kaltes Hydrauliköl mit hoher Viskosität sehr groß ist. Der Widerstand sollte auf jeden Fall so groß sein, daß ein ölstrom vom unteren Druckbereich über den Druckraum 61 und den Kanal 65 in den oberen Druckbereich, wo der Kurzschluß herrscht, und dann in den Ansaugbereich in der Kaltstartphase nahezu unterbunden wird.

Die Funktion dieses Entlüftungskanals 65 besteht darin, sich im oberen Bereich des Druckraums 61 ansammelnde Luft entweichen zu lassen. Somit ist dieser Entlüftungskanal 65 dem obenliegenden Druckbereich &zgr; u zuordnen.

Durch die damit erzielte Entlüftung des Druckraums 61 läßt sich eine Geräuschverminderung erzielen.

Figur 3d zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die deckelseitige Druckplatte 17.2 zwei Kanäle 71 aufweist. Der obere Kanal 71.1 verbindet den oberen Druckbereich mit dem Druckraum 61, der untere Kanal 71.2 den unteren Druckbereich mit dem Druckraum 61. Die Querschnitte der beiden Kanäle 71 sind dabei so gewählt, daß die Summe der beiden einzelnen hydraulischen Widerstände für ein zähflüssiges, kaltes öl so groß ist, daß sich nahezu kein Ölstrom zwischen den beiden Druckbereichen durch den Druckraum 61 entwickelt.

Damit wird diese Pumpe bezüglich der Entlüftungsfunktion lageunabhängig, da sich im oberen Bereichh des Druckraums unabhängig von der Einbaulage ein Entlüftungskanal befindet, durch den die sich ansammelnde Luft entweichen kann.

In den Figuren 3e und 3f sind zwei weitere Ausführungsbeispiele gezeigt, wie deckelseitig ein hydraulischer Widerstand realisierbar ist, der beispielsweise statt der kleinen Querschnitte gemäß Figur 3d, eingesetzt werden kann. So läßt sich einerseits ein Steg 77 am Gehäuse vorsehen, der den ölstrom in der Kaltstartphase zwischen unterem und oberem Druckbereich begrenzt. Neben der Anordnung des Stegs 77 am Gehäuse ist dieser natürlich auch an der Druckplatte 17.2 ausbildbar, wie in Figur 3f gezeigt. Selbstverständlich sind auch andere Ausgestaltungen eines hydraulischen Widerstands denkbar.

Claims

Gleiss & Große ·: Patenianwaltskanzlei Stuttgart Berün Hamburg Ansprüche

1. Flügelzellenpumpe mit einem Flügel aufnehmenden Rotor, mit zwei an der Förderseite und an der gegenüberliegenden Deckelseite des Rotors dicht anliegende Druckplatten (17), und mit einem die Flügel umgebenden, zwei Saug- und Druckbereiche bildenden Konturring, wobei zumindest eine der beiden Druckplatten mit Ein- und Auslaßöffnungen (53, 59,63a,b) versehen ist, die eine Fluid-Verbindung zwischen einem Druckbereich und einem Unterflügelbereich herstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die deckelseitige Druckplatte (17.2) eine öffnung aufweist, die eine Fluid-Verbindung zwischen einem Druckbereich und einem von der deckelseitigen Druckplatte teilweise begrenzten Druckraum (61) schafft und den Druckraum (61) zum anderen Druckbereich hin abdichtet.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Fluid-Verbindungen in der deckelseitigen Druckplatte (17.2) eine Durchtrittsfläche hat, die kleiner als 1/3 der Durchtrittsfläche der Auslaßöffnung der gegenüberliegenden Druckplatte (17.1) ist.

3. Fügeizellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die deckelseitige Druckplatte (17.2) einen -in der Einbaulage obenliegenden-Entlüftungskanal aufweist, der den Druckraum (61) mit

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dem anderen Druckbereich verbindet und so ausgelegt ist, daß er einen großen hydraulischen Widerstand für ein kaltes Fluid mit hoher Viskosität aufweist.

4. Fugelzellenpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der deckelseitigen Druckplatte (17.2) Öffnungen (59,63) vorgesehen sind, die die Fluid-Verbindung zwischen einem Druckbereich und mindestens einem Unterflügelbereich und gleichzeitig eine Fluid-Verbindung in den Druckraum (61) herstellen.

5. Fugelzellenpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der förderseitigen Druckplatte (17.1) öffnungen vorgesehen sind, die die Fluid-Verbindung zwischen Druckbereich und mindestens einem Unterflügelbereich herstellen, und daß die deckelseitige Druckplatte (17.2) den Druckraum (61) zum Unterflügelbereich hin abdichtet.

6. Fugelzellenpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der -bezüglich der Einbaulageobere Druckbereich in Fluid-Verbindung mit dem Druckraum (61) steht.

7. Fugelzellenpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der -bezüglich der Einbaulageuntere Druckbereich in Fluid-Verbindung mit dem Druckraum (61) steht.

8. Fügelzellenpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Druckbereiche in Fluid-Verbindung mit dem Druckraum (61) stehen, wobei die Verbindungen in der Druckplatte (17.2) so dimensioniert sind, daß die Summe der beiden hydraulischen Widerstände für ein kaltes Fluid so groß ist, daß ein Fluidstrom unterbunden wird.

9. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Seite der deckelseitigen Druckplatte (17.2) ein Steg (77) im Gehäuse und/oder in der Druckplatte vorgesehen ist, der einen großen hydraulischen Widerstand zur Verhinderung des Kurzschlusses zwischen den beiden Druckbereichen bildet.