DE3212363A1

DE3212363A1 - Selbstanlaufende fluegelkolbenpumpe

Info

Publication number: DE3212363A1
Application number: DE19823212363
Authority: DE
Inventors: David Allan 48603 Saginaw Mich. Dean; John Garlent 48734 Frankenmuth Mich. Henne; Richard Peter 48602 Saginaw Mich. Riefel
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1981-04-23
Filing date: 1982-04-01
Publication date: 1983-02-10
Also published as: JPS57183584A; JPS639110B2; GB2097475A; FR2504608B1; US4386891A; DE3212363C2; FR2504608A1; GB2097475B

Description

Eine selbstanlaufende Flügelkolbenpumpe gemäss dem Gattungsbegriff dps Patentanspruchs 1 ist beispielsweise durch die US-PS 3 973 881 bekannt.

Durch dep ermöglichten Flüssigkeitsstrom aus dem Druckbereich der Pumpe zur Rückseite der Flügelkolben im Ansaugbereich wird das Anlaufen der Pumpe unter kalten Betriebsbedingungen verbessert. Das schnelle Anlaufen der Pumpe ergibt aber bei der bekannten Ausbildung einen hohen Druck auf der Rückseite der Flügelkolben, wenn die Pumpe im normalen Temperatur- und Drehzahlbereich arbeitet. Da dieser Betriebszustand vorwiegend herrscht, kann eine frühzeitige Abnutzung eintreten, die Lebenszeit der Pumpe also verringert sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine FlügelkolbQnpumpe gemäss dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 ao weiter auszugestalten, dass die Möglichkeit des Auftretens übermässig hoher Drücke auf der Rückseite der Flügepfolben verringert wird, das schnelle Anlaufen bei niedrigen Temperaturen aber gewährleistet bleibt,

• Diese Au.fga.be. wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 herausgestellten Merkmale gelöst.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteran,spruch herausgestellt.

Durch die e.rfindungsgemässe Ausbildung tritt . beim Anlaufen der Pumpe eine wirksame Unterstützung der Abwärtsbewegung der Flügelkolben ein, wodurch das Anlaufen

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"beschleunigt wird« Andererseits sind übermässig hohe Drücke auf der Rückseite der Flügelkolben bei Betrieb mit normalen Temperaturen verhindert« Es ist dies durch den gedrosselten Flüssigkeitsstrom in der Druckplatte erreicht, der parallel zu dem gedrosselten Flüssigkeitsstrom In der ^egenplatte erfolgt, wobei die Abstimmung der Drosselquerschnitte in dem angegebenen Ausmass vpr-gesehen ist.

Bei niedrigeyi Temperaturen ist die Drosselung in de» Flüssigkeitsstrom ΙΆ der Druckplatte ausreichend, um den grössten Teil des Fltissigkeitsstroms auf die Rückseiten der Flügelkolben über die ^üegenplatie zu bewirken» deren Auswärtsbewegung im A|isaugbereich kräftig unterstützt wird. Bei normalen -^etriejjpatemperaturen dagegen ist der Flüssigkeitsstrom in der Druckplatte genügend groß,, um einen zu hohen Dpuck auf der Rückseite der Flügelkolben zu verhindern, der daher den Förderdruck der Pumpe allenfalls geringfügig überschreiten kann_e

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine

Flügelkolbenpumpe nach der Erfindung und

Fig. 2 Seitenansichten einiger Teile der Flügelkolbenpumpe nach Fig_e 1 _t

Die in Fig. J dargestellte Flügelkolbenpumpe 10 dient dey Versorgung e|ner Hilfskraftlenkung und weist ein gehäuse 12 auf, das dyriph einen einen Behälter darstellenj-

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den Deckel 14 verschloßeji ist. Das Gehäuse 12 enthält eine im wesentlichen zylindrische Pumpenkammer 16, in der eine Gegenplatte 18, ein Nockenring 20, eine Druckplatte 22/eine Feder 24 und eine Endkappe 26 untergebracht sind. Die Endkappe 26 ist im "ehäuse 12 durch einen Sprengring 28 festgelegt. Die G-egenpaitte 18, der Nockenring 20 und die Druckplatte 22 sind in axialer Richtung und in Umfangsrichtung zueinander durch Dübel 30 ausgerichtet, die durch nichi; dargestellte Löcher im ^Gehäuse 12 und der Endkappe 26 treten. _v

In dem Nockenring 20 ist drehbar ein Läufer 32 gelagert, der mehrere radiale Schlitze 34 zur Aufnahme von verschieblichen Flügelkolben 36 aufweist. Diese liegen bei ihrer Auswärtsbewegung gegen die innere Mantelfläche des Nockenringa 20 an, so daß zwischen benachbarten Plügelkolben Kammern gebildet werden.

Wie Fig. 2 erkennen lässt, erstrecken sich die Schlitze 34 radial genügend weit nach innen, um dort Kammern zur Aufnahme νοη Flüssigkeit zu bilden. Die ^Gegenplatte 18 und die Druckplatte 22 bestimmen zusammen mit dem "Nookenring 20 und de,m Läufer 32 die axiale Länge der zwischen den Flügelkolbe,n 36 liegenden Kammern. Die ^üegenplatte 18 enthält zwei diametral zueinander liegende Einlaßöffnungen 38 und zwe$ diametral zueinander liegende Auslaßöffnungen 40. Die letzteren sind Aussparungen, erstrekken sich also nicht übep die ganze Breite der' ^&egenplatte

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Die Druckplatte 22 enthält zwei diametral zueinander liegende Einlaßöffnungen 42, die axial zu den Einlaßöffnungen 38 in der Gegenpallte 18 ausgerichtet sind, •und ferner zwei diametral zueinander liegende Auslaßöffnungen 44, die axial ausgerichtet zur den Auslaßöffnungen 40 angeordnet sind. Die Auslaßöffnungen 40 und 44 stehen duroh zwei Löcher 46, die im Nockenring 20 gebildet sind_/ miteinander in Verbindung.

Die Feder 24 übt eine ausreichende Kraft aus, um die Druckplatte 22, den Nockenring 20 und die Gegenplatte 18 in Anlage gegen das Gehäuse 12 zu halten. Der Läufer 32 hat eine zentrale Keilverzahnung 48, über di-e der Antrieb von einer Antriebswelle 50 eingeleitet wird» welche von einer Antriebsmaschine, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs angetrieben wird_e

Bei umlaufenden Läufer erhöht und erniedrigt sich das Volumen der zwischen den Flügelkolben liegenden Kammern periodisch-. Sie werden mit Flüssigkeit gefüllt, wenn sie im Bereich der Einlaßöffnungen 38 und 42 sind, und werde,» entleert, wenn diese in den Bereich der Auslaßöffnungen 40 und 44 gelangen,, Die Auslaßöffnungen 44 sind zum Raum zwischen der Druckplatte 22 und der Endkappe 26 offen, aus dem die Flüspigkeit durch einen Förderkanal 52 zu einem üblichen Strömungs- und Druckregelventil 54 gelangt, das dem Verbraucher eine vorgegebene Flüssigkeitsmenge mit bestimmten Druck zuteilt, während überschüßige

Flüssigkeit über eine RIJcIf lauf leitung 56 zu den Einlaßöffnungen 38 und 42 zurückkehrt.

Das Regelventil 54 arbeitet in bekannter Weise, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 207 077 näher beschrie ben ist«

Die in den Schlitzen 34 unterhalb der Flügelkolben 36 befindliche Flüssigkeit unterliegt ebenfalls einer Pumpwirkung. Die Flüsigkeit der im Druckbereich befindlichen Flügelkolben wird durch deren Einwärtsbewegung . von ihrer Rückseite verdrängt, während gleichzeitig im

ι ·

Bereich der sich auswärts bewegenden Flügelkolben Raum zur Aufnahme von Flüssigkeil; frei wird,, Um einen Flüssigkeitsstrom zwischen diesen beiden Stellen zu ermöglichen, sind in der ^Gegenplüte 18 und der Druckplatte 22 Kanäle gebildet.

Wie Fig. 2 zeigt, enthält die Gegenplatte 18 zwei bogenförmige Aussparungen 58, die radial ausgerichtet zu den Einlaßöffnungen 38 liegen, und zwei bogenförmige Aussparungen 60, die radial zu den Auslaßöffnungen 40 angeordnet sind. In axialer Richtung sind diese Aussparungen zu den radial inneren Enden der Schlitze 34 ausgerichtet.

In der Umlaufrichtung A der Pumpe sind benachbarte Aussparungen durch Drosselstellen 62 miteinander verbunden, während in der entgegengesetzten Richtung benachbarte Aussparungen 58 und 60 durch eine Verbindung 64 verbunden eind, deren Querschnitt wesentlich grosser als

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der QuerscJwitt der Drosae^stellen 62 ist₀

Auch di@ Druckplatte 22 hat zwei bogenförmige Aussparungen 66, die radial isu den Einlaßöffnungen ausgerichtet sipdg sowie swel bogenförmige Aussparungen 68, die mit den Aug^aßöffnungen 44 ausgerichtet angeordnet sind₀ Auch diese Aussparungen §6 und 68 sind axial zu den radial inneren End<gn der Schlitze 34- ausgerichtete

Jn umlaufri^h^ung A der Pumpe s&eht jede Aus*» eparung 68 mit der benachbarten Aussparung 66 über eine Drosselstelle 70 in Verbindung«, Jede Drosselstelle 70 hat 'einen Querschnitt der zwischen 15 und 2$fa des Querschnitts der Drosselstellen 62 beträgt« In der entgegengesetzten Richtung ist eine Verbindung zwischen den Aussparungen 66 und 68 nicht vorgesehene

Wie Fig, 1 erkennen läßt, erstrecken sich die Aussparungen 66 durch di$ gesamte Dicke der Brackplatt© 22 und haben somit Verbindung mit dem Raum zwischen der Druckplatte 22 und der Endkappe 26„ aus dem die geförderte Flüssigkeit zum kegelventil 54 gelangte

Hat die Pumpe einige Zeit gestanden und ea herrscht nur eine massige oder eine niedrige Temperatur so kann es eintreten* dags die Pumpe nicht schnell anläuft, wenn nicht die Auswärtsbfwegung der Flügelkolben im Einlaßbereich unterstützt wird,, Bei stillstehender Pumpe können durch die Schwerkraft dif> oberhalb der zentralen Mittellinie befindlichen Flüge!kolben die Neigung zum Eintreten in ihre Schlitze 54 haben ₉ während die unterhalb dieser

Linie befindlichen Flügelkolben dazu neigen, aus ihren Schlitzen herauszutreten.

Beim Anlaufen befinden sich also mindestens die Hälfte der Flügelkolben in betriebsbereitem Zustand. Die im Druckbereich arbeitenden Flügelkolben treten in ihre Schlitze 34 ein und verdrängen Flüssigkeit auf ihrer Rückseite in die Aussparungen 60 und 68. Der Zustrom zur Aussparung 68 findet ziemlich hohen Widerstand durch die Drosselstelle 70, während der Zustrom zur Aussparung 60 weniger gehindert 1st. Der grössere ^eil der verdrängten Flüssigkeit gelangt somit in die Aussparung 58 und von dort auf die Rückseite der im Einlaßbereich befindlichen Flügelkolben, die radial nach aussen bewegt wurden. Hierdurch ist ein schnelle! Anlaufen der Pumpe ermöglicht. Der kleinere über die Drossel-· stelle 70 fliessende Strqm unterstützt diese Auswärtsbewegung nicht.

Arbeitet die. Pumpe unter normalen Betriebstemperaturen, so verringert s4.cn die Viskosität der Förderflüssigkeit gegenüber dem kaltfn Z_uatand erheblich. Es tritt dann durch die Drosselstql^e 70 ein stärkerer Flüssigkeitsstrom. Die Flüssigkeit hat dann zwei Wege zum Einlaßbereich und damit ist ein übermässiger Anstieg des Drucks auf die Rückseite der FlügelkoJben über den Förderdruck verhindert. Da bei Normalbetrieb diese Drücke nicht übermässig hoch sind tritt keine übermässlge Abnutzung ein. Die höhere Beanspruchung muss nur beim Kaltstart in Kauf genommen werden, also nur kurzzeitig.

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Bei Fehlen der Drosselstellen 70 würde zwar die Anlaufzeit "bei Kaltstart etwas verkürzt werden. Da aber die gesamte Flüssigkeit von der Rückseite der Flügelkolben der Aussparung 58 zufliessen würde, wären frei Normalbetriieb übermässig hohe Drücke und damit erhöhter Abrieb gegebene

Die Feder 24 muss eine ausreichende Stärke haben, um die grösstmb'gliohe Druckdifferenz beiderseits der Druckplatte 22 zu überwinden. Höhre Drucke auf der Rückseite der Flügelkolb,en erfordern eine stärkere ^feder 24

Claims

'Patentanwalt ill· .": ■': :'": . ·'.".··": 3212363

Dipl.-lng. K. Walther i$9^: 495..* .:. * '„'-'":' ' \„^:,:.\

Bclivaral'ee 9
1OCO RFPI IN 19

J.April 1982 W-w-3491

General Motors Corporation, Detroit. Michigan, V.St.A,

Selbstanlaufende Flügelkoltoenpumpe

Patentansprüche :

1,) Selbstanlaufende Flügelkolbenpumpe folgender Ausgestaltung: \

a) In einem Gehäuse ist ein läufer angeordnet, der in Schlitzen, radial veueohiebliche Plügelkolben aufweist;

b) die Fmge.lkolben arbeiten mit einem Nockenring zusammen;

c) der läufer liegt axial ^wischen einer mit öffnungen versehenen tfegenplatte uj*d einer mit öffnungen versehenen Druckplatte;

d) in einer dieser Platten ist mindetsnes eine in Umfangsrichtun,g sich erstreckende bogenförmige Aussparung ge« bildet» di^e axi^l ausgerichtet zu auf der Rückseite der Flügelkolben im läufer gebildeten Kammern vorgesehen ist,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

e) Die Gegenplatte (18) enthält zwei BAgMXXXiBIgX einander sich gegenüberliegende Einlaßöffnungen (38) und zwei sich einander gegenüberliegende Auslaßöffnungen (4-0);

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f) die ^&egenBafi)tte (18) enthält ferner zwei bogenförmige Aussparungen, deren jede aus einem im Bereich einer Ein« laßöffnung und einem in Bereich einer Auslaßöffmmg liegenden Teil (58 bzw„60) besteht, zwischen denen eine Verbindung (64) gebildet ist;

g) die beiden Ausaparungen (58,64,60) sind durch Drosselsteilen (62) miteinander verbunden, deren Querschnitt kleiner 1st ala der Querschnitt der ^erbindungen (64) der Teile der Aussparungen;

h) die Druckplatte (22) hat zwei sich gegenüberliegende Einlaßöffnungen (42) und awei sich gegenüverliegende Auslaßöffnungen (44)}

i) die Druckplatte (22), enthält fener vier bogenförmige Aus sparungen (66 und 68), die radial ausgerichtet zu je einer Einlaß- bzw_o Auslaßöffnung liegen;

k) jede zu einer Einlaßffnung ausgerichtete Aussparung (66) ist mit der entgegen der Umlaufrichtung (A) des Läufers (32) liegenden mit der Auslaßöffnung ausgerichteten Aussparung (68) durch eine Drosselstelle (70) verbunden, deren Querschnitt zwischen 15 bis 23$ des Querschnitts der Droaeelstellen (62) in der ^uegenplatte beträgt.

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2. Flüge lkqlben/pumpe nach Anspruch 1 gekennzeichnet $urph die weit^rfn Merkmale:

1) Der NoQkenring (20) umgibt den Läufer (32) und begrenzt mit dessen Flügelkolben (36) me'hrere Pumpenkammern, deren Volumen sich bei einem Umlauf des Läufers durch radiales Ein- und Auswärtsbewegen der Flügelkolben zweimal verringert und vergrössert;

m) Die Gegenplatte (18) verschließt die Pumpenkammern auf der einen Seite des Läufers (32) und enthält die beiden sich diametral gegenüberliegenden Einlaßöffnungen (38), die beiden sich diametral gegenüberliegenden Auslaßöffnungen (40) und die beiden bogenförmigen Aussparungen (58,64,60), die axial zu den radial inneren Enden der die Fitigelkolben (36) aufnehmenden Schlitze (34) liegen und sich in U^fangsrichtung entsprechend dem Abstand zwischen benachbarten Ein- und Auslaßöffnungen in Umlaufrichtung des Läufers erstrecken, um die Kammern auf der Rückseite der sich einwärts bewegenden Plügelk-olben über die Drosselstellen (62) mit den Kammein auf de.r- Rückseite der sich auswärts bewegenen Flügelkolben zu verbinden, und die Auswärtsbewegung der letzterer beim Anfahren zu unterstützen;

n) die die andere Seite der Pumpenkammern verschließende Druckplatte (22) hat ihre beiden zueinander diametral liegenden Einlaßöffnungen (42) axial ausgerichtet zu den Einlaßöffnungen in der ^egenpaltte, und ihre diametral

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zueinander liegenden Auslaßöffnungen (44) axial ausgerieh« tet su den Auslaßöffnungen in der Gegenplatte, und ihr© bogenförmigen Aussparungen (66 und 68) sind au d©n radial inneren Enden der die IPlüge !kolben aufnehmenden Schlitz© axial ausgerichtet und die au den Einlaßöffnungen ausgorichteten Aussparungen erstrecken sich durch die Druckplatte