EP0235150B1

EP0235150B1 - Flügelzellenpumpe

Info

Publication number: EP0235150B1
Application number: EP86900102A
Authority: EP
Inventors: Johann Merz; Peter Friedrich
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1985-01-15
Filing date: 1985-12-03
Publication date: 1989-03-08
Also published as: US4752195A; EP0235150A1; JPS62501788A; DE3568611D1; WO1986004393A1; JP2550042B2; KR870700121A; DE3542659A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem Pumpengehäuse, mit einem zwischen der Stirnwand einer Druckplatte und einer Stirnwand einer Gegenplatte oder einem Gehäuseteil angeordneten und mit einer Antriebswelle verbundenen Läufer mit radial verschiebbaren Flügeln und mit einem den Läufer umgebenden Kurvenring, wobei Saug- und Druckzonen aufweisende Arbeitskammern von den beiden Stirnwänden, dem Läufer dem Kurvenring und den Flügeln begrenzt sind und im Bereich der Druckzonen in der Druckplatte Durchgangsöffnungen angeordnet sind, die mit einer Druckmittelauslaßöffnung verbunden sind und wobei im Bereich der Druckzonen in der Stirnwand der Gegenplatte oder dem Gehäuseteil, in dem die Antriebswelle gelagert ist, Druckausgleichsöffnungen angeordnet sind.
Je nach Bauart neigen Flügelzellenpumpen zur Geräuschentwicklung, insbesondere bei hohen Drehzahlen, die hauptsächlich auf
Druckpulsationen zurückzuführen sind. Aus diesem Grunde ist es bereits bekannt, zur Verringerung bzw. weitgehenden Vermeidung von Druckpulsationen entsprechend große Dämpfungsräume in der Flügelzellenpumpe vorzusehen. Andererseits wiederum besteht oft die Notwendigkeit, die Pumpe möglichst klein zu bauen. So sollen insbesondere die druckbeaufschlagten Räume möglichst klein sein, damit auch die auftretenden inneren Kräfte nicht zu groß werden.
Bekannt ist es nun hierzu auf der Druckseite den Drucksammelraum entsprechend groß auszuführen, damit diese Druckpulsationen reduziert werden können. Nachteilig dabei ist jedoch, daß dies zu einer nicht unerheblichen Erhöhung der Baugröße führt. Weiterhin ist dabei der Abbau der Druckpulsationen nur begrenzt möglich.
Aus der US-A-2 855 857 ist eine Flügelzellenpumpe bekannt mit einer Einrichtung zur Verhinderung von Pulsations-Schwingungen. Dabei ist ein Speicherraum vorgesehen, der von der Druckseite der Pumpe der eine relativ enge Bohrung mit unter Auslaßdruck stehendem Druckmittel versorgt wird. Der Speicherraum ist andererseits der eine Anzahl von Axialbohrungen und der eine Anzahl von Radialnuten mit bestimmten Arbeitskammern verbindbar. Die Axialbohrungen und die Radialnuten wirken dabei im Sinne einer Steuerverteilung zusammen. Dabei ist nachteilig, daß eine Vielzahl von Bohrungen und Nuten vorgesehen sein muß, wobei sowohl an die Querschnitte der Bohrungen als auch an die Zuordnung bestimmter Bohrungen zu den Radialnuten sehr hohe Anforderungen gestellt werden müssen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Flügelzellenpumpe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, in der mit einem geringeren Aufwand zur Vermeidung oder weitgehenden Reduzierung von Druckpulsationen entsprechende Dämpfungsräume geschaffen werden, wobei keine oder nur eine geringe Erhöhung der Baugröße eintreten soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Druckausgleichsöffnungen als Dämpfungsräume ausgebildet sind, die von Stirnwand der Gegenplatte oder des Gehäuseteiles aus in das dahinterliegende Gehäuseteil ragen und sich axialer Richtung durch das Gehäuseteil als im Inneren verschlossene Vertiefungen erstrecken, daß die Tiefe der Dämpfungsräume größer ist als ihre Breite in radialer Erstreckung und daß jeder Druckzone ein separater Dämpfungsraum zugeordnet ist.
Während bisher die Druckausgleichsöffnungen lediglich den Zweck hatten axiale Kräfte auf die Läufer zu vermeiden, erhalten sie nunmehr zusätzlich die Aufgabe Druckpulsationen zu vermeiden. Bisher waren diese Druckausgleichsöffnungen lediglich einfache fläche Nuten oder Rillen, auch Schattennieren genannt, in der Stirnwand des Gehäuses oder in der der Druckseite gegenüberliegenden Gegenplatte.
Durch die erfindungsgemäße Verlängerung dieser Druckausgleichsöffnungen bis in das dahinterliegende Gehäuseteil hinein gewinnt man genügend Dämpfungsräume, die als Puffer dienen können. Da in diesen Gehäuseteil die Antriebswelle gelagert ist und das deshalb eine entsprechende Baulänge besitzen muß, erfordern die erfindungsgemäßen Dämpfungsräume keinen zusätzlichen Bauraum.
Der Einsatz von Dämpfungsräumen ist zur Geräuschminderung in der Hydraulik bekannt. Die Berechnung des Übertragungsverhaltens von Flüssigkeitsschalldämpfern in Hydrosystemen ist beschrieben in "Ölhydraulik und Pneumatik" 20 (1976) Nr. 8, Seiten 515 bis 521.
Im Vergleich zu einer Ausbildung des Drucksammelraumes als Dämpfungsraum haben die erfindugnsgemäßen Dämpfungsräume den weiteren Vorteil, daß dabei die Druckpulsationen bereits ihrer Entstehung bekämpft werden, so daß sie leichter vermieden werden können, als wenn sie nachträglich beseitigt werden müssen.
Von Vorteil ist es auch, daß für jede Druckzone ein separater Dämpfungsraum vorgesehen ist. In allgemeinen sind zwei Druckräume, sogenannte Drucknieren, vorhanden. Da diese sich gegenseitig die Druckpulsationen mitteilen, dürfte es in allgemeinen besser sein, wenn die Dämpfungsräume für die beiden Druckzonen nicht miteinander verbunden sind, da andernfalls eine gegeiseitige Beeinflußung auftreten würde.
Selbstverständlich sind jedoch auch noch andere Formen und Ausgestaltungen möglich.
Damit eine optimale Ausnutzung des vorhandenen Raumes zur Schaffung von Dämpfungsräumen oder Dämpfungsbohrungen erreicht wird, kann vorgesehen sein, daß sich diese wenigstens annähernd in axialer Richtung durch das Gehäuseteil von dessen dem Läufer und dem Kurvenring zugekehrten und mit dieser zusammenarbeitenden Stirnwand bis zu seiner gegenüberliegenden Abschlußwand des Pumpengehäuses, die eine Zentrumsbohrung zur Einführung der Antriebswelle aufweist, erstrecken.
Wenn die Zentrumsbohrung als Stufenbohrung ausgebildet ist, in der ein Wellendichtring angeordnet ist, können sich die Dämpfungsbohrungen mit einem Absatz bis in den Bereich der Stufenbohrung in Richtung auf die Gehäuseaußenseite erstrecken.
Durch diese Ausgestaltung werden unter Berücksichtigung der erforderlichen Wandstärken alle Möglichkeiten zur Bildung von möglichst großen Dämpfungsräumen bzw. Dämpfungsbohrungen ausgeschöpft.
Eine einfache und billige Herstellung ist gegeben, wenn wenigstens das Gehäuseteil mit den Dämpfungsräumen aus Leichtmetalldruckguß besteht.
Selbstverständlich sind jedoch im Rahmen der Erfindung auch noch andere Materialien möglich.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigt:

Fig. 1: einen Längsschnitt durch die Flügelzellenpumpe,
Fig. 2: eine Stirnansicht des Pumpengehäuses.

Die Flügelzellenpumpe ist grundsätzlich von bekanntem Aufbau, weshalb nachfolgend nur die für die Erfindung wesentlichen Teile näher beschrieben werden.
Die Flügelzellenpumpe weist ein Pumpengehäuse 1 mit einem Deckel 2 auf. In dem Gehäuse 1 befindet sich eine Zentrumsbohrung 23, die eingangsseitig als Stufenbohrung 3 ausgebildet ist. In der Zentrumsbohrung 23 ist eine mit einem Antriebsflansch 4 versehene Antriebswelle 5 gelagert. Am vorderen Ende der Antriebswelle 5 befindet sich ein Läufer 6, der fest mit der Antriebswelle 5 verbunden ist. In dem Läufer 6 sind in üblicher Weise in Schlitzen radial verschieblich mehrere über den Umfang verteilte Flügel 7 angeordnet. Der Läufer ist weiterhin von einem Kurvenring 8 umgeben. Auf der Druckseite, d. h. auf der Seite des Deckels 2 befindet sich eine Druckplatte 9, die mit einer Stirnwand 10 an den Läufer 6 und den Kurvenring 8 angepresst ist. In der Stirnwand 10 befinden sich die Steuernuten und Durchgangsöffnungen bzw. Drucknieren 11 und 12, die mit einem Drucksammelraum 13 verbunden sind. Von dem Drucksammelraum 13 aus gelangt das Druckmittel über eine Druckmittelauslaßöffnung 14 nach außen.
Auf der der Druckplatte 9 gegenüberliegenden Seite weist das Gehäuse 1 ein Flanschteil 15 mit einer Stirnwand 16 auf. Zwischen den Stirnwänden 10 und 16 sind Arbeitskammern angeordnet, die von dem Läufer 6, dem Kurvenring 8 und den Flügeln 7 begrenzt sind. In Umfangsrichtung des Kurvenringes 8 sind die Arbeitskammern den Saug- und Druckzonen der Pumpe zugeordnet.
Wie insbesondere aus der Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Druckausgleichsöffnungen in der Stirnwand 16 des Gehäuseteils 1 bzw. in dem Flansch 15 nach hinten, d. h. in das Gehäuseteil 1 so verlängert, daß sie Dämpfungsräume 17 und 18 bilden. Hierzu erstrecken sie sich in Form von Dämfpungsbohrungen achsparallel zu der Antriebswelle 5 praktisch durch das gesamte Gehäuseteil 1. Im Querschnitt gesehen sind die Dämpfungsräume 17 und 18 zur Anpassung an die Druckräume nierenförmig ausgebildet (siehe Fig. 2).
Wie ersichtlich erstrecken sich die Dämpfungsräume 17 und 18 um das Lagerteil 19 mit Gleitlagern 20 für die Antriebswelle 5. Zur Abdichtung dient ein Wellendichtring 21, der in der Stufenbohrung 3 angeordnet ist.
Damit nun die Dämpfungsräume bzw. Dämpfungsbohrungen 17 und 18 möglichst groß sind, wobei jedoch Mindestwandstärken einzuhalten sind, weisen diese an ihrem von dem Kurvenring 8 abgewandten Ende einen Absatz 22 auf, mit welchem sie sich bis in den Bereich der Stufenbohrung 3 erstrecken. Auf diese Weise wird ein zusätzlicher Raum zur Dämpfung gewonnen.
Die Bezeichnungen Gehäuseteil 1 und Deckel 2 sind nur willkürlich gewählt. Selbstverständlich können diese beiden Bezeichnungen im Rahmen der Erfindung auch vertauscht werden. Maßgebend ist lediglich, daß die Dämpfungsräume bzw. Dämpfungsbohrungen 17 und 18 sich in dein Teil der Flügelzellenpumpe befinden, in welchein die Antriebswelle 5 gelagert ist. Diese Gehäuseteil besitzt nämlich zur Lagerung der Antriebswelle 5 eine bestimmte Länge. Diese vorhandene Baulänge des Gehäuseteiles wird erfindungsgemäß nun zur Bildung der Dämpfungsräume verwendet.

Claims

1. Flügelzellenpumpe mit einem Pumpengehäuse (1), mit einem, zwischen einer Stirnwand (10) einer Druckplatte (9) und einer Stirnwand (16) einer Gegenplatte oder eines Gehäuseteiles (1, 15) angeordneten und mit einer Antriebswelle (5) verbundenen Läufer (6) mit radial verschiebbaren Flügeln (7) und mit einem, den Läufer (6) gebenden Kurvenring (8) , wobei Saug- und Druckzonen aufweisende Arbeitskammern von den beiden Stirnwänden (10, 16), dem Läufer (6), dem Kurvenring (8) und den Flügeln (7) begrenzt und im Bereich der Druckzonen in der Druckplatte (9) Durchgangsöffnungen (11, 12) angeordnet sind, die mit einer Druckmittelauslaßöffnung (14) verbunden sind und wobei im Bereich der Druckzonen in der Stirnwand (16) der Gegenplatte oder des Gehäuseteiles (1, 15), in dem die Antriebswelle (5) gelagert ist, Druckausgleichsöffnungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsöffnungen als Dämpfungsräume (17, 18) ausgebildet sind, die von der Stirnwand (16) der Gegenplatte oder des Gehäuseteiles (1, 15) aus in das dahinterliegende Gehäuse ragen und sich in axialer Richtung durch das Gehäuseteil (1) als im Inneren verschlossene Vertiefungen erstrecken, daß die Tiefe der Dämpfurigsraume größer ist als ihre Breite in radialer Erstreckung und daß jeder Druckzone ein separater Dämpfungsraum (17, 18) zugeordnet ist.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsräume durch Dämpfungsbohrungen (17, 18) in dem Gehäuseteil (1) gebildet sind, die sich um das Lagerteil (19) für die Antriebswelle (5) erstrecken.

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dämpfungsbohrungen (17, 18) in axialer Richtung durch das Gehäuseteil (1) von dessen dem Läufer (6) und dem Kurvenring (8) zugekehrten und mit dieser zusammenarbeitenden Stirnwand (16) bis zu seiner gegenüberliegenden Abschlußwand, die eine Zentrumsbohrung (23) zur Einführung der Antriebswelle (5) aufweist, erstrecken.

4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrumsbohrung (23) als Stufenbohrung (3) ausgebildet ist, in der ein Wellendichtring (21) angeordnet ist und daß sich die Dämpfungsbohrungen (17, 18) jeweils mit einem Absatz (22) bis in den Bereich der Stufenbohrung (3) in Richtung auf die Gehäuseaußenseite erstrecken.

5. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das Gehäuseteil (1) mit den Dämpfungsräumen oder Dämpfungsbohrungen (17, 18) aus Leichtmetalldruckguß besteht.