EP0068035A1 - Flügelzellenpumpe, insbesondere zur Lenkhilfe - Google Patents

Flügelzellenpumpe, insbesondere zur Lenkhilfe Download PDF

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EP0068035A1
EP0068035A1 EP19810104981 EP81104981A EP0068035A1 EP 0068035 A1 EP0068035 A1 EP 0068035A1 EP 19810104981 EP19810104981 EP 19810104981 EP 81104981 A EP81104981 A EP 81104981A EP 0068035 A1 EP0068035 A1 EP 0068035A1
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rotor
pressure plate
cam ring
inlet
housing
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Erwin Konz
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Cessione luk Fahrzeug - Hidraulik & Co KG GmbH
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Vickers Systems GmbH
Sperry Vickers Zweigniederlassung Der Sperry GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/06—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00

Definitions

  • the invention relates to a vane pump, in particular for steering assistance, with a rotor and vanes guided therein, with a shaft for driving the rotor, with a cam ring for the radial drive of the vanes and for determining two working areas for the hydraulic fluid, with a pressure plate for Sealing on the rotor and cam ring and for forming subchannels for an inlet and outlet of the hydraulic fluid to and from the work areas and with a housing for receiving the components and forming channels.
  • the hydraulic fluid is usually introduced into the two working areas via housing channels which extend in the circumferential direction of the cam or contour ring, and via short radial channels in the pressure plate in the area between the cam ring and pressure plate.
  • the path of the hydraulic fluid is short to one working area and long to the other working area, so that differently good fillings can be achieved.
  • the pump housing is pot-shaped and is closed by a simple cover, behind which the pressure chamber of the pump is located.
  • the invention is therefore based on the object of designing a vane pump, in particular for steering assistance, of the type specified at the outset in such a way that a reduction in noise compared to known pumps of the same power and a more uniform filling of both working areas is achieved.
  • a built power steering pump for pressures in the range of 65 to 82 bar had a total weight that was 400 to 450 g lower than a power steering aid of the same performance.
  • the noise emitted could be significantly reduced and the maximum speed increased.
  • the vane pump has a main housing part 1 and a housing cover 2, which enclose an inner space 1a in a pressure-tight manner. Sitting in the interior 1a, arranged fixed to the housing. a pressure plate 4 and a cam ring 5, which are secured against rotation by pins 6.
  • a rotor 7 is arranged within the cam ring 5 and between the housing cover 2 and the pressure plate 4 and has a number of radial guide slots. Wings 8 ra are within these guide slots dial slidably mounted.
  • the rotor 7 can be driven via a shaft 9 which is mounted in a bearing bore in the housing cover 2.
  • the rotor 7 is cylindrical in shape, while the cam ring 5 has an approximately oval inner contour, the small axis of which corresponds approximately to the diameter of the rotor 7, while the large axis determines the extension length of the vanes 8.
  • the cam ring 5 and the rotor 7 are two crescent-shaped work areas 11 and 12, which are divided into a number of work spaces by the vanes 8. The working spaces increase on the suction side of the system and decrease on the pressure side.
  • the supply of hydraulic fluid to the respective suction side is as follows: Recirculated hydraulic fluid is passed below a reservoir 14 into a filter chamber 15, from where the fluid enters an oil reservoir 16 which contains the cam ring 5, the rotor 7, the pressure plate 4 and whose housing support walls surround in a semicircular shape and which is connected to feed channels 18a, 18b via two parallel, vertical bores 17a, 17b (FIG. 2).
  • the feed channels 18a, 18b are knee-shaped, lie essentially in the horizontal axis plane and are arranged symmetrically to one another.
  • One leg of the feed channels 18a, 18b open in the radial direction into a space 19 aligned with the shaft 9, while the other legs are axially aligned and each meet through openings 20 of the pressure plate 4.
  • Circumferential seals 21 seal the gap between the back of the pressure plate 4 and the housing wall 1.
  • the through openings 20 expand toward the front of the pressure plate 4 and form a curved, elongated space 22 which extends in the circumferential direction and in which a flow is divided at the same time.
  • the arrow 23 in Fig. 3 indicates the flow which passes through the radially inner part of the through opening 20 directly via a first inlet 27 into the space between the cam ring 5 and the rotor 7, while the arrow 24 the radially outer flow through the radially outer part the through opening 20 indicates.
  • Three bores 25 in the cam ring form a cam ring channel which extends in the axial direction and abuts a housing groove 26 which directs the flow 24 radially inwards.
  • the housing groove 26 is widened at its radially inner end in the circumferential direction and there forms a second inlet 28 into the working area of the pump.
  • Arc-shaped grooves 31, 32 are provided in the housing cover 2 and in the pressure plate 4 on both sides of the wing 8.
  • the grooves 31 are each connected via holes 33 (FIG. 4) through the cam ring 5 to the grooves 32 (FIG. 1).
  • the grooves 32 each include a bore through the pressure plate 4.
  • a pressure chamber 35 is formed, which ensures that the pressure plate is in good contact with the rotor 7 and the cam ring 5 and is connected to an outer pump outlet 37 via a delivery channel 36.
  • a throttle body 38 with a feed throttle 38a and an auxiliary throttle 38b is located in the feed line 36.
  • the auxiliary throttle 38b is connected to a flow control valve 40 via a channel 39.
  • the flow control valve 40 has a slide piston 41, which is pushed by the force of a spring 42 in the direction of the back of the pressure plate 4.
  • the slide piston has two sealing areas 43, 44, between which there is an annular groove 45, into which the feed channels 18 a, b normally open.
  • a partially radially and partially axially extending channel 46 leads from the annular groove 45 through the slide piston 41 into a valve chamber 47, into which the channel 39 opens and in which the spring 42 lies.
  • a spring 48 and a valve cone 49 are arranged within the channel 46.
  • the operation of the power steering pump proceeds as follows: By driving the shaft 9, the rotor 7 is rotated and the vanes 8 are thus passed through the sickle-shaped working areas. Hydraulic fluid is drawn in, which can enter both flanks of the wings 8, as shown by the arrows 23 and 24 in FIG. 3. The feed takes place in the same way for both work areas via the essentially symmetrical feed channels 18a, 18b. As a result of this "parallel feeding", an equal distribution "of the filling pressure in both work areas is achieved. This works noise reducing. The suctioned hydraulic fluid is displaced into the pressure area by the vanes 8 and reaches the pressure chamber 35 via the outlet channels 31, 32 and from there via the delivery channel 36 and the throttle body 38 to the outer pump outlet 37.
  • valve cone 49 lifts off, so that the pressure in the valve chamber 47 drops and the slide piston 41 is displaced to the right in the drawing. This in turn creates the direct connection between the pressure chamber 35 and the feed channels 18a, 18b (function as a pressure relief valve).
  • the surrounding wall parts Due to the arrangement of the pressure chamber 35 centrally in the housing 1, the surrounding wall parts have a good sound-insulating effect, in particular because the flow control valve 40 is also aligned with the axis of the rotor 7 and the pressure plate 4.
  • the housing cover 2 is made of aluminum, on the one hand to save weight and on the other hand to offer a good running surface.
  • a stiffening rib 3 is used to receive a leak oil hole 3a, which leads the leak creeping along the shaft 9 back into the storage space 16. Due to the existence of the storage space 16, the size of the storage container 14 can be reduced accordingly, whereby the size and weight of the overall pump can also be saved.

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Abstract

Flügelzellenpumpe, insbesondere zur Lenkhilfe mit Rotor (7), Nockenring (5) und Druckplatte (4). Das Gehäuse (1) weist zwei parallele Bohrungen (17a, 17b) und gegossene Kanäle (18a, 18b) als Zuführkanäle auf, die sich im Bereich der Druckplatte (4) und des Nockenrings (5) jeweils in zwei Strömungswege aufspalten. In ähnlicher Weise sind die Auslaßkanäle gestaltet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Flügelzellenpumpe, insbesondere zur Lenkhilfe, mit einem Rotor und darin geführten Flügeln, mit einer Welle zum Antrieb des Rotors, mit einem Nockenring zum radialen Antrieb der Flügel sowie zur Bestimmung von zwei Arbeitsbereichen für die Hydraulikflüssigkeit, mit einer Druckplatte zur Abdichtung am Rotor und Nockenring sowie zur Bildung von Teilkanälen für einen Einlaß und Auslaß der Hydraulikflüssigkeit zu und von den Arbeitsbereichen sowie mit einem Gehäuse zur Aufnahme der Bauteile und Bildung von Kanälen.
  • Bei derartigen Lenkhilfpumpen erfolgt der Einlaß der Hydraulikflüssigkeit in die beiden Arbeitsbereiche gewöhnlich über Gehäusekanäle, die sich in Umfangsrichtung des Nocken-oder Konturrings erstrecken, sowie über kurze radiale Kanäle in der Druckplatte im Bereich zwischen Nockenring und Druckplatte. Der zurückgelegte Weg der Hydraulikflüssigkeit ist zu dem einen Arbeitsbereich kurz und zu dem anderen Arbeitsbereich lang, so daß unterschiedlich gute Füllungen zustandekommen können. Das Pumpengehäuse ist topfförmig ausgebildet und wird durch einen einfachen Deckel verschlossen, hinter dem sich der Druckraum der Pumpe befindet.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellenpumpe, insbesondere zur Lenkhilfe, der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß eine Geräuschverminderung gegenüber bekannten Pumpen gleicher Leistung und eine gleichmäßigere Füllung beider Arbeitsbereiche erzielt wird.
  • Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Eine gebaute Lenkhilfpumpe für Drücke im Bereich von 65 bis 82 bar hatte ein um 400 bis 450 g geringeres Gesamtgewicht gegenüber einer Lenkhilfe der gleichen Leistung. Infolge der gleichmäßigen Füllung der Arbeitsräume und der besseren Abschirmung der geräuscherzeugenden Teile konnte das abgegebene Geräusch deutlich vermindert und die maximale Drehzahl angehoben werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
    • Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Lenkhilfpumpe,
    • Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;
    • Fig. 3 eine vergrößerte Einzelheit aus Fig. 2,
    • Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1 und
    • Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4.
  • Die Flügelzellenpumpe weist ein Gehäusehauptteil 1 und einen Gehäusedeckel 2 auf, die einen Innenraum 1a druckmitteldicht einschließen. Im Innenraum 1a sitzen, gehäusefest angeordnet. eine Druckplatte 4 und ein Nockenring 5, die durch Stifte 6 drehgesichert sind. Innerhalb des Nockenrings 5 und zwischen dem Gehäusedeckel 2 und der Druckplatte 4 ist ein Rotor 7 angeordnet, der eine Reihe von radialen Führungsschlitzen besitzt. Innerhalb dieser Führungsschlitze sind Flügel 8 radial verschieblich gelagert. Der Rotor 7 ist über eine Welle 9 antreibbar, die in einer Lagerbohrung des Gehäusedekkels 2 gelagert ist. Der Rotor 7 ist zylindrisch geformt, während der Nockenring 5 einen angenähert ovalen Innenumriß aufweist, dessen kleine Achse etwa dem Durchmesser des Rotors 7 entspricht, während die große Achse die Auszugslänge der Flügel 8 bestimmt. Auf diese Weise liegen zwischen dem Nockenring 5 und dem Rotor 7 zwei sichelförmige Arbeitsbereiche 11 und 12, die von den Flügeln 8 in eine Anzahl von Arbeitsräumen unterteilt werden. Bei der Saugseite des Systems vergrößern sich die Arbeitsräume, und bei der Druckseite verkleinern sie sich.
  • Die Zufuhr von Hydiaulikflüssigkeit zur jeweiligen Saugseite ist wie folgt: Rückgeführte Hydraulikflüssigkeit wird unterhalb eines Vorratsbehälters 14 in einen Filterraum 15 geleitet, von wo aus die Flüssigkeit in einen Öl-Vorratsraum 16 gelangt, der den Nockenring 5, den Rotor 7, die Druckplatte 4 sowie deren Gehäusestützwände halbkreisförmig umgibt und der über zwei parallele, senkrechte Bohrungen 17a, 17b (Fig. 2) mit Zuführkanälen 18a, 18b verbunden ist. Die Zuführkanäle 18a, 18b sind knieförmig ausgebildet, liegen im wesentlichen in der waagrechten Achsebene und sind symmetrisch zueinander angeordnet. Die einen Schenkel der Zuführkanäle 18a, 18b münden in radialer Richtung in einen zur Welle 9 fluchtenden Raum 19, während die anderen Schenkel axial ausgerichtet sind und je auf Durchgangsöffnungen 20 der Druckplatte 4 stoßen. Umlaufende Dichtungen 21 dichten den Spalt zwischen der Rückseite der Druckplatte 4 und der Gehäusewandung 1 ab. Die Durchgangsöffnungen 20 erweitern sich zur Vorderseite der Druckplatte 4 und bilden einen gebogenen länglichen Raum 22, der sich in Umfangsrichtung erstreckt und in dem gleichzeitig eine Strömungsaufteilung erfolgt. Der Pfeil 23 in Fig. 3 kennzeichnet die Strömung, welche durch den radial inneren Teil der Durchgangsöffnung 20 unmittelbar über einen ersten Einlaß 27 in den Zwischenraum zwischen Nockenring 5 und Rotor 7 gelangt, während der Pfeil 24 die radial äußere Strömung durch den radial äußeren Teil der Durchgangsöffnung 20 kennzeichnet. Drei Bohrungen 25 im Nockenring bildet einen Nockenringkanal, der in axialer Richtung verläuft und auf eine Gehäusenut 26 stößt, welche die Strömung 24 radial nach innen lenkt. Die Gehäusenut 26 ist an ihrem radial inneren Ende in Umfangsrichtung ausgeweitet und bildet dort einen zweiten Einlaß 28 in den Arbeitsbereich der Pumpe. Beidseitig der Flügel 8 sind bogenförmige Nuten 31, 32 im Gehäusedeckel 2 bzw. in der Druckplatte 4 vorgesehen. Die Nuten 31 sind jeweils über Bohrungen 33 (Fig. 4) durch den Nockenring 5 mit den Nuten 32 (Fig. 1) verbunden. Die Nuten 32 umfassen jeweils eine Bohrung durch die Druckplatte 4 hindurch. Auf der Rückseite der Druckplatte 4 ist ein Druckraum 35 gebildet, der für eine gute Anlage der Druckplatte am Rotor 7 und dem Nockenring 5 sorgt und über einen Förderkanal 36 mit einem äußeren Pumpenauslaß 37 verbunden ist. In der Förderleitung 36 sitzt ein Drosselkörper 38 mit einer Förderdrossel 38a und einer Hilfsdrossel 38b. Die Hilfsdrossel 38b ist über einen Kanal 39 mit einem Stromregelventil 40 verbunden. Das Stromregelventil 40 weist einen Schieberkolben 41 auf, der durch die Kraft einer Feder 42 in Richtung auf die Rückseite der Druckplatte 4 gedrängt wird. Der Schieberkolben weist zwei Abdichtungsbereiche 43, 44 auf, zwischen denen eine Ringnut 45 liegt, in welche die Zuführkanäle 18 a, b normalerweise einmünden. Von der Ringnut 45 führt ein teilweise radial und teilweise axial sich erstreckender Kanal 46 durch den Schieberkolben 41 in einen Ventilraum 47, in welchen der Kanal 39 einmündet und in welchem die Feder 42 liegt. Innerhalb des Kanals 46 sind eine Feder 48 und ein Ventilkegel 49 angeordnet.
  • Der Betrieb der Lenkhilfpumpe geht wie folgt vor sich: Durch Antrieb der Welle 9 wird der Rotor 7 gedreht und damit die Flügel 8 durch die sichelförmigen Arbeitsbereiche hindurchgeführt. Es wird hydraulikflüssigkeit angesaugt, die zu beiden Flanken der Flügel 8 eintreten kann, wie durch die Pfeile 23 und 24 in Fig. 3 dargestellt. Die Zuführung erfolgt in gleicher Weise für beide Arbeitsbereiche über die im wesentlichen symmetrischen Zuführkanäle 18a, 18b. Infolge dieser "parallelen Zuführung" wird eine gleiche Verteilung "des Fülldruckes in beide Arbeitsbereiche erzielt. Dies wirkt geräuschvermindernd. Die angesaugte Hydraulikflüssigkeit wird durch die Flügel 8 in den Druckbereich verschoben und gelangt über die Auslaßkanäle 31, 32 in den Druckraum 35 und von dort über den Förderkanal 36 und den Drosselkörper 38 zum äußeren Pumpenauslaß 37. Wenn mehr hydraulikflüssigkeit gefördert wird als die Hauptdrossel 38a bewältigt, steigt der Druck im Druckraum 35, und der Schieberkolben 41 wird entgegen der Kraft der Feder 42 solange verschoben, bis die Abdichtfläche 43 teilweise bis jenseits der Einmündung der Zuführkanäle 18a,18b gelangt. Bei dieser Stromregelung wird eine direkte Verbindung zwischen dem Druckraum 35 und den Zuführkanälen 18a, 18b geschaffen, die außerordentlich kurz ist, so daß die abgeregelte Hydraulikflüssigkeit mit wenig Energieverlust umgewälzt wird.
  • Wenn bei blockierter Arbeitsleitung der Druck im Pumpenauslaß 37 ansteigt, hebt der Ventilkegel 49 ab, so daß der Druck im Ventilraum 47 abfällt und der Schieberkolben 41 in der Zeichnung nach rechts verschoben wird. Dadurch wird wiederum die direkte Verbindung zwischen dem Druckraum 35 und den Zuführkanälen 18a, 18b geschaffen (Funktion als Druckbegrenzungsventil).
  • Durch die Anordnung des Druckraums 35 zentral im Gehäuse 1 wirken die umgebenden Wandteile gut schalldämmend, insbesondere weil zudem noch das Stromregelventil 40 fluchtend zur Achse des Rotors 7 und der Druckplatte 4 vorgesehen ist.
  • Der Gehäusedeckel 2 besteht aus Aluminium, um einerseits an Gewicht zu sparen und andererseits eine gute Lauffläche zu bieten. Eine Versteifungsrippe 3 wird dazu ausgenutzt, eine Leckölbohrung 3a aufzunehmen, die das entlang der Welle 9 kriechende Leck in den Vorratsraum 16 zurückführt. Durch die Existenz des Vorratsraums 16 kann die Größe des Vorratsbehälters 14 entsprechend verringert werden, wodurch weiterhin an Größe und Gewicht der Gesamtpumpe eingespart werden kann.

Claims (5)

1. Flügelzellenpumpe, insbesondere zur Lenkhilfe, mit einem Rotor und darin geführten Flügeln,' mit einer Welle zum Antrieb des Rotors, mit einem Nockenring zum radialen Antrieb der Flügel sowie zur Bestimmung von zwei Arbeitsbereichen für die Hydraulikflüssigkeit, mit einer Druckplatte zur Abdichtung am Rotor und Nockenring sowie zur Bildung von Teilkanälen für einen Einlaß und Auslaß der Hydraulikflüssigkeit zu und von den Arbeitsbereichen, wobei auf der Rückseite der Druckplatte ein Druckbereich gebildet ist, sowie mit einem Gehäuse zur Aufnahme der Bauteile und Bildung von Kanälen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) zwei im wesentlichen symmetrisch angeordnete Zuführkanäle (17a, 18a, 20 bzw. 17b, 18b, 20) der Hydraulikflüssigkeit erstrecken sich bis zum Erreichen der durch Welle (9) und Rotor (7) gelegten, normalerweise waagerechten Axialebene, in welcher die beiden Zuführkanäle je einer Durchgangsöffnung (20) der Druckplatte (4) zustreben;
b) die Durchgangsöffnungen (20) der Druckplatte (4) sind auf deren Rückseite durch umlaufende Dichtungen (21) gegenüber dem Druckbereich (35) abgedichtet.
2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende weitere Merkmale:
c) die Zuführkanäle (17a, 18a, 20 bzw. 17b, 18b, 20) teilen sich jeweils am Nockenring (5) im Sinne zweier Einlässe (27, 28) auf;
d) jeder erste Einlaß (27) ist direkt zwischen dem radial inneren Teil der Durchgangsöffnung (20) und dem Zwischenraum zwischen Nockenring (5) und Rotor (7) gebildet;
e) jeder zweite Einlaß (28) ist durch den radial äußeren Teil der Durchgangsöffnung (20), einen Nockenringkanal (25) und eine Gehäusenut (26) gebildet.
3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Gehäusehauptteil (1) zur Aufnahme von Rotor (7), Nockenring (5) und Druckplatte (4) sowie einen Gehäusedeckel (2) zur Aufnahme der Welle und der Wellenlagerung aufweist.
4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, mit einem Stromregelventil, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromregelventil (40) koaxial zum Rotor (7) im Gehäusehauptteil (1) angeordnet ist.
5. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäusehauptteil (1) einen Öl-Vorratsraum (16) beherbergt, der den Nockenring (5), den Rotor (7), die Druckplatte (4) sowie deren Gehäusestützwände halbkreisförmig umgibt und von dem die Zuführkanäle (17a, 17b) ausgehen.
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