DE4308452B4 - Flügelzellenpumpe - Google Patents

Abstract

Flügelzellenpumpe, insbesondere für Hilfskraftlenkungen, mit folgenden Merkmalen:
– auf der Antriebswelle (1) ist ein Rotor (2) mit in Schlitzen (3) radial verschieblichen Flügeln (5) befestigt;
– die Flügel (5) liegen mit ihrer Stirnfläche in einem Kurvenring (4) dichtend an und schließen zwischen seitlichen Stirnplatten (6 bzw. 7) Arbeitskammern ab;
– in Achsrichtung der Antriebswelle (1) schließt an die Pumpe ein Behälter (17) an,
– die Flügel (5) sind rechteckig ausgeführt
gekennzeichnet, durch folgende Merkmale:
– die Länge (L) der Flügel beträgt etwa das Vierfache der Breite (B);
– die Pumpe wird durch einen Elektromotor mit konstanter Drehzahl angetrieben und
– die Achse (1A) der Antriebswelle (1) und die Achse des Behälters (17) stehen in Einbaulage senkrecht.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe, auf deren Antriebswelle ein Rotor mit in Schlitzen radial verschieblichen Flügeln befestigt ist. Die Flügel liegen mit ihrer Stirnfläche in einem Kurvenring dichtend an und schließen zwischen seitlichen Stirnplatten Arbeitskammern ab. In der Richtung der Antriebswellenachse schließt an die Pumpe ein Behälter an.
• Eine Flügelzellenpumpe dieser Bauart ist aus der US-PS 2 884 865 bekannt. Die Pumpe bildet mit dem Behälter eine Baueinheit, die man horizontal in bezug auf die Antriebswellenachse einbaut. Verwendet man die Pumpe in einem Kraftfahrzeug zum Fördern des Drucköls für eine Hilfskraftlenkung, so erfolgt ihr Antrieb in Abhängigkeit von der Motordrehzahl.
• Dies bedeutet, daß bei niedrigen Drehzahlen eine verhältnismäßig kleine, aber ausreichende Fördermenge, bei höheren Fahrgeschwindigkeiten und damit auch höheren Drehzahlen jedoch eine zu große Fördermenge am Pumpenauslaß bereitsteht. In einer solchen Pumpe ist deshalb in der Regel noch ein Stromregelventil eingebaut, welches die bei höheren Drehzahlen anfallende Überschußmenge kontinuierlich zur Saugseite der Pumpe abregelt. Im Normalfall hat die Pumpe eine für den Betrieb der Hilfskraftlenkung voll ausreichende Fördermenge bei einer Drehzahl von ca. 1000 min^–1 erreicht. Damit die Pumpe den benötigten Förderstrom bereits bei dieser Drehzahl bereitstellen kann, sind die Flügel, der Rotor und der Kurvenring verhältnismäßig breit dimensioniert, so daß entsprechend große Arbeitskammern entstehen. Durch das frühzeitige Abregeln entstehen jedoch Leistungsverluste und eine starke Erwärmung im Bereich des Stromregelventils. Aus der DE 34 07 081 C2 ist eine Flügelpumpe mit einer Welle, einem zylindrischen Gehäuse, einem an der Welle befestigten Rotor, dessen Achse gegenüber der Gehäuseachse exzentrisch versetzt ist, und einer Vielzahl von Flügeln, welche radial verschiebbar von im Rotor ausgebildeten Radialschlitzen aufgenommen werden, bekannt. Diese Flügel sind rechteckig ausgeführt. Eine durch einen Elektromotor angetriebene Flügelzellenpumpe geht aus der DE 40 12 789 A1 hervor. Wie bereits oben bei der Wertung US-PS 2 884 865 aufgeführt, sind die Flügel, der Rotor und der Kurvenring der Pumpen mit den bekannten Nachteilen verhältnismäßig breit dimensioniert, so daß entsprechend große Arbeitskammern entstehen, damit der benötigte Förderstrom bereits bei einer geringeren Drehzahl bereitstellt werden kann.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Flügelzellenpumpe auf ein kleines geometrisches Fördervolumen bei gleichzeitig gutem Ansaugverhalten abzustimmen. Die Einbauabmessungen der Pumpen-Behälter-Einheit sollen dabei möglichst klein gehalten werden.
• Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 enthalten. Die Ansprüche 2 und 3 geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an.
• Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Länge der Flügel etwa um das Vierfache größer zu bemessen als ihre Breite und als Pumpenantrieb einen Elektromotor vorzusehen. Durch diese Maßnahmen erhält man ein kleines geometrisches Fördervolumen, das von der Motordrehzahl unabhängig ist. Da sich das Fördervolumen auf die zu versorgende Hilfskraftlenkung abstimmen läßt, kann ein Stromregelventil entfallen. Die Pumpe arbeitet daher mit nur geringen Verlusten.
• Die aus Pumpe und Behälter bestehende Einheit ist zweckmäßig so in das Fahrzeug eingebaut, daß die in Richtung der Antriebswelle verlaufende Achse senkrecht steht. Ein dem Behälter zugewandter Deckel der Pumpe hat lotrecht in die Saugöffnungen der Pumpe mündende Ansaugkanäle. Dadurch lastet eine im Behälter gespeicherte Ölsäule unmittelbar auf den Saugräumen, so daß sich eine Aufladung der Pumpe ergibt. Da die Saugräume stets ölgefüllt sind, ergibt sich ein gutes Kaltstartverhalten.
• Weitere Vorteile der Erfindung sind anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nachfolgend näher erläutert.
• Es zeigen:
• 1 einen Längsschnitt durch eine aus Flügelzellenpumpe und Behälter bestehende Baueinheit nach der Linie I-I in 2;
• 2 einen Querschnitt der Flügelzellenpumpe nach der Linie II-II in 1 und
• 3 einen Teilquerschnitt durch das aus Rotor, Flügel und Kurvenring bestehende Pumpenpaket in stark vergrößerter Darstellung.
• Die Hauptbauteile der Flügelzellenpumpe entsprechen der allgemein bekannten Bauart, so daß sich die Beschreibung auf die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Merkmale beschränkt. Eine Antriebswelle 1 der doppelhubigen Pumpe trägt einen drehfesten Rotor 2, in dessen Schlitzen 3 in einem Kurvenring 4 dichtend anliegende Flügel 5 radial gleitend geführt sind. Der Rotor 2 dreht sich gemeinsam mit den Flügeln zwischen einer Stirnplatte 6 und einem Deckel 7. Die Stirnplatte 6 setzt man zum Zwecke des Spielausgleichs lose zwischen ein Gehäuse 8 und das aus Rotor 2, den Flügeln 5 und dem Kurvenring 4 bestehende Pumpenpaket ein. Unterhalb der Stirnplatte 6 liegt ein Druckraum 10, welcher mit einem zu einem Verbraucher (z. B. einer Hilfskraftlenkung) führenden Auslaß 11 in Verbindung steht. Die Flügel 5 schließen Arbeitskammern zwischen sich ein, die über Saugöffnungen 13 und 13A und einen teilringförmigen Saugkanal 14 mit einem Sauganschluß 15 verbunden sind. In 3 ist mit H der Flügelhub bezeichnet. Das aus den Arbeitskammern verdrängte Öl gelangt über Drucknieren 12 und 12A in den Druckraum 10. Die Stirnplatte 6, der Kurvenring 4 und der Deckel 7 sind durch Stifte 16 in ihrer Einbaulage fixiert. Auf der Pumpe sitzt in der Richtung der Achse 1A der Antriebswelle 1 ein Behälter 17, der durch einen Deckel 18 verschlossen ist. Am Deckel 18 ist ein Ölmeßstab 20 angegossen. Der Behälter 17 enthält einen Ölfilter 21.
• Das vom Verbraucher zurückfließende Öl gelangt vom Sauganschluß 15 über einen Kanal 9 in den Behälter 17.
• In 3 ist der Flügel 3 in einer vollständig nach außen verschobenen Förderstellung gezeichnet.
• Nach der Erfindung beträgt die Länge L der Flügel 5 etwa das Vierfache der Breite B. Die Flügelzellenpumpe liefert daher im Vergleich zu gebräuchlichen Pumpen einen verhältnismäßig kleinen Förderstrom. Da die Pumpe jedoch von einem an einem Flansch 24 der Antriebswelle 1 angeschlossenen Elektromotor angetrieben wird, stellt diese einen Konstantstrom bereit, der für alle Betriebszustände, beispielsweise einer Hilfkraftlenkung, ausreicht.
• Die große, für die Führung der Flügel 5 günstige Länge L sorgt für eine hohe Kippsicherheit und eine gute Abdichtung zwischen dem Deckel 7 und der Stirnplatte 6. Das Zurückströmen bereits geförderten Drucköls in eine nachfolgende Arbeitskammer läßt sich außerdem deshalb noch erheblich verringern, weil die Flügel 5 als rechteckige Platten ausgeführt sind. Flügel der zum Stand der Technik gehörenden Pumpen sind nämlich wegen ihrer geringen Länge trapezförmig ausgeführt, wobei die Schmalseite des Trapezes nach innen zum Schlitzgrund zeigt. Man will damit ein Verkanten der Flügel vermeiden.
• Durch die erfindungsgemäße Verwendung von rechteckigen Flügeln ergibt sich der weitere Vorteil, daß man den Rotor 2 gemeinsam mit den in diesen eingesteckten Flügeln überschleifen kann. Die Rotor-Flügel-Baueinheit ist daher paßgenau und die Leckölverluste bleiben, wie bereits angedeutet, gering. Außerdem verringert sich durch diesen gemeinsamen Schleifvorgang die Fertigungszeit.
• Weiter gehört zur Erfindung, daß der dem Behälter 17 zugewandte Deckel 7 lotrecht in die Saugöffnungen 13 und 13A mündende Ansaugkanäle 22 und 22A aufweist. Der hydrostatische Druck im Ölbehälter 17 sorgt daher für eine Aufladung der Pumpe. Gleichzeitig ist gesichert, daß auch nach einem Kaltstart jederzeit ein ausreichendes Volumen ohne Ansaugverluste in den Arbeitskammern bereitsteht. Zum Zwecke des Druckausgleichs sind die Saugöffnungen 13 und 13A vorteilhaft durch den teilringförmigen Saugkanal 14 miteinander verbunden.

1

Antriebswelle

1A

Achse

2

Rotor

3

Schitze

4

Kurvenring

5

Flügel

6

Stirnplatte

7

Deckel

8

Gehäuse

9

Kanal

10

Druckraum

11

Auslaß

12, 12A

Druckniere

13, 13A

Saugöffnungen

14

teilringförmiger Saugkanal

15

Sauganschluß

16

Stifte

17

Behälter

18

Deckel

19

–

20

Ölmeßstab

21

Ölfilter

22, 22A

Ansaugkanäle

23

–

24

Flansch

L

Länge

B

Breite

H

Flügelhub

Claims (3)

1. Flügelzellenpumpe, insbesondere für Hilfskraftlenkungen, mit folgenden Merkmalen: – auf der Antriebswelle (1) ist ein Rotor (2) mit in Schlitzen (3) radial verschieblichen Flügeln (5) befestigt; – die Flügel (5) liegen mit ihrer Stirnfläche in einem Kurvenring (4) dichtend an und schließen zwischen seitlichen Stirnplatten (6 bzw. 7) Arbeitskammern ab; – in Achsrichtung der Antriebswelle (1) schließt an die Pumpe ein Behälter (17) an, – die Flügel (5) sind rechteckig ausgeführt gekennzeichnet, durch folgende Merkmale: – die Länge (L) der Flügel beträgt etwa das Vierfache der Breite (B); – die Pumpe wird durch einen Elektromotor mit konstanter Drehzahl angetrieben und – die Achse (1A) der Antriebswelle (1) und die Achse des Behälters (17) stehen in Einbaulage senkrecht.
2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Behälter (17) zugewandter Deckel (7) der Pumpe lotrecht in die Saugöffnungen (13, 13A) mündende Ansaugkanäle (22, 22A) aufweist.
3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Ansaugkanäle (22, 22A) mit dem Behälter (17) verbundenen Saugöfföffnungen (13, 13A) über einen teilringförmigen Kanal (14) miteinander verbunden sind.