EP0810373A2 - Vane pump - Google Patents

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Publication number
EP0810373A2
EP0810373A2 EP97108655A EP97108655A EP0810373A2 EP 0810373 A2 EP0810373 A2 EP 0810373A2 EP 97108655 A EP97108655 A EP 97108655A EP 97108655 A EP97108655 A EP 97108655A EP 0810373 A2 EP0810373 A2 EP 0810373A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
locking
rotor
vane pump
control surfaces
pump according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97108655A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0810373A3 (en
Inventor
Thomas Dr. Nied-Menninger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LuK Fahrzeug Hydraulik GmbH and Co KG
Original Assignee
LuK Fahrzeug Hydraulik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LuK Fahrzeug Hydraulik GmbH and Co KG filed Critical LuK Fahrzeug Hydraulik GmbH and Co KG
Publication of EP0810373A2 publication Critical patent/EP0810373A2/en
Publication of EP0810373A3 publication Critical patent/EP0810373A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/356—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member
    • F04C2/3566—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along more than one line or surface

Definitions

  • the invention relates to a vane pump with the features mentioned in the preamble of claim 1.
  • Vane pumps of the generic type have a housing in which a rotor is set in rotation.
  • the circumferential surface of the rotor has at least one control surface which, viewed in the circumferential direction, is delimited on both sides by separating regions.
  • the control surface and the separating areas interact with at least one locking wing, which is accommodated in a groove in the wall of the fixed housing and is pressed against the control surface.
  • the rotary movement of the rotor delimits spaces with variable volumes that are delimited by the blocking vanes. Due to the periodic change in the size of the volumes, a fluid is sucked in and released again at a pressure connection.
  • this object is achieved by a vane pump with the features mentioned in claim 1.
  • a vane pump with the features mentioned in claim 1.
  • at least four locking vanes and a multiple of 2 number of control surfaces are provided over the circumferential surface of the rotor, two control surfaces each being arranged opposite and identically formed and the number of control surfaces being greater than the number of locking wings, the radial forces caused by the oppositely arranged control surfaces in the respective pressure chambers, since these are directed in the opposite direction are.
  • the rotor can thus very advantageously be mounted "on the fly" on a free end of a drive shaft of a driving engine.
  • the at least four blocking vanes and at least six control surfaces divide the entire volume flow into overlapping partial volume flows, which, depending on the rotation of the rotor, overlap in time with the total volume flow. A uniform volume flow is thereby achieved, the volume flow pulsation of which is minimized.
  • control surfaces are provided over the peripheral surface of the rotor, which preferably cooperate with a total of four locking vanes.
  • Such a construction of the vane pump ensures that a particularly good distribution of the radial forces over the entire circumference of the rotor is possible, the sum of the radial forces acting on the rotary shaft of the rotor going to zero.
  • the contact pressure of the separating areas on the housing which also varied as a result of the radial force fluctuations that have occurred up to now, is essentially constant at a minimal level, so that the rotor is worn or the housing can be minimized. This enables a longer service life for the locking vane pump.
  • the condition applies that the sum of the squares of the radial positions of a locking wing just extending and a locking wing just entering is constant and equal to the sum of the squares of the maximum and minimum radial positions of the locking wing is.
  • the entire conveying behavior of the locking vanes as a function of the radial stroke of the locking vanes is very advantageously taken into account.
  • the special design of the contour takes into account a quadratic increase in the delivery rate over the wing stroke, so that the kinematic volume flow pulsation is drastically reduced when partial delivery flows are superimposed.
  • FIG. 1 shows a section of a vane pump 10.
  • the vane pump 10 has a housing 12 which has a circular pump chamber 14.
  • a rotor 16, which can be driven by a drive shaft 18, is mounted within the pump chamber 14.
  • the drive shaft 18 can be driven via a drive device (not shown), for example an electric motor, so that the rotor 16 can be set in rotation within the pump chamber 14. In the example shown, the rotor 16 can be driven counterclockwise.
  • the rotor 16 is disc-shaped and has on its circumferential surface 20 deviating from a circular contour several, in the example shown six, identically designed control surfaces 22 and separation regions 24.
  • the control surfaces 22 and separation regions 24 are - seen in the circumferential direction - always provided alternately, so that each Control surface 22 is delimited by two separation areas 24.
  • the maximum diameter of the rotor 16 is dimensioned such that its outer diameter in the region of the separating areas 24 practically corresponds to the inner diameter of the peripheral wall 26 of the pump chamber 14.
  • the diameter of the rotor 16 in the area of the separating areas 24 is larger than its diameter in the area of the control surfaces 22, which are quasi by radially drawn in Areas are formed.
  • the control surfaces 22 and the separating regions 24 thus form a contour of the peripheral surface 20, the course of which will be discussed in more detail with reference to FIGS. 2 to 4.
  • the width of the locking vanes 30 measured perpendicular to the plane of illustration of FIG. 1 corresponds approximately to the thickness of the rotor 16.
  • the length of the locking vanes 30 measured in the radial direction is less than the depth of the grooves 28.
  • the thickness of the locking vanes 30 is somewhat less than the width of the grooves 28, so that the locking wings 30 are mounted and guided in a radial direction against the force of an elastic element, for example a compression spring 32.
  • the locking wings 30 are acted upon by the compression spring 32 with a compressive force and pressed against the peripheral surface 20 of the rotor 16.
  • the contact surface of the locking vanes 30 on the rotor 16 is rounded, preferably in the form of a circular arc, so that there is practically a linear contact with the peripheral surface 20 of the rotor 16.
  • the compressive force of the compression springs 32 is chosen so strong that the locking vanes 30 are pressed against the peripheral surface 20 of the rotor 16 at all drive speeds.
  • a total of four grooves 28 with locking vanes 30 movably mounted therein are provided, which are each arranged at an angle of 90 ° to one another in the peripheral wall 26 of the housing 12.
  • the six separating areas 24 are arranged at an angle of 60 ° over the circumference of the rotor 16, so that the control surfaces 22 located between the separating areas 24 are also offset from one another by an angle of 60 °.
  • the separating areas 24 and the control surfaces 22 all have exactly the same curve shape, that is to say the same contour, so that in the case of a straight line at any point through the drive shaft 18 there is an equal distance between the peripheral surface 20 at its two intersections with the peripheral surface 20 and the peripheral wall 26 of the pump chamber 14 or the drive shaft 18.
  • the control surfaces 22 have a first contour section 64 and a second contour section 66 which merge into one another via a section 68 which is curved in the form of a circular arc.
  • the first contour section 64 lies in front of the contour section 66.
  • the contour sections 64 and 66 each transition from or to a separating region 24 into the circular section 68.
  • a pressure outlet 34 and a suction inlet 36 are assigned to each blocking wing 30.
  • the pressure outlet 34 is here arranged in the direction of rotation of the rotor 16 indicated by the arrow 38 in front of the blocking wing 30 and the suction inlet 36 in each case after the blocking wing 30.
  • the pressure outlet 34 is formed, for example, by a bore 40 opening into the peripheral wall 26 of the pump chamber 14 and opening into a pressure connection 42.
  • the suction inlet 36 is one formed by the housing 12 connecting channel 44 which opens into a suction port 46.
  • the pressure connections 42 assigned to the locking vanes 30, that is to say four in the example shown, are brought together within a housing area which is no longer shown in FIG. 1 to form a common pressure connection of the locking vane pump 10.
  • the suction connections 46 each assigned to a locking vane 30 are also brought together to form a common suction connection of the locking vane pump 10.
  • the vane pump 10 shown in FIG. 1 performs the following function, it being clear that the section of the housing 12 shown here is arranged pressure-tight within an entire housing of the vane pump 10.
  • pressure plates can be provided on both sides of the rotor 16, which enable the pump chamber 14 to be closed in a pressure-tight manner and which have the corresponding passages for the pressure connections or suction connections.
  • the rotor 16 is set in rotation via the drive shaft 18.
  • the locking vanes 30 are pressed by the compression springs 32 against the peripheral surface 20 of the rotor 16. Due to the formation of the separating areas 24 and the control surfaces 22, the locking vanes 30 experience a radial movement (stroke) during the rotation of the rotor 16. In the area of the separating areas 24, the outer circumference of which practically corresponds to the inner circumference of the circumferential wall 26, the locking vanes 30 are in their radially outermost position.
  • the locking wings 30 pressed radially inwards by the spring force of the compression spring 32 corresponding to the contour of the control surface 22.
  • the contour of the control surfaces 22 results in chambers 48 in the region of each control surface, which have a certain volume. All chambers 48 have volumes of the same size.
  • a control surface 22 is located in the area of a locking wing 30, the chamber 48 is divided into two areas 50 and 52 by the locking wing 30, which has a rounded edge sealingly against the peripheral surface 20.
  • the areas 50 and 52 change their volumes in accordance with the direction of rotation 38 of the rotor 16.
  • the area 50 lying in front of the blocking wing in the direction of rotation changes its volume from a maximum which corresponds to the total volume of the chamber 48 to a minimum which ideally corresponds to the value zero.
  • the decrease in volume over time is determined here by the course of the contour sections 64, 66 and 68 of the control surface 22, as will be explained in more detail with reference to FIGS. 2 to 4.
  • the area 52 located after the blocking wing 30 changes its volume from a minimum, which ideally corresponds to the value zero, to a maximum, which corresponds to the volume of the chamber 48.
  • a fluid to be conveyed is sucked from the suction inlet 36 within the area 52 by enlarging the area 52 up to the total volume of the chamber 48.
  • the fluid is moved in the direction of the nearest pressure outlet 34 and expelled there under pressure. This happens through the in the Area 50 reducing volume, so that the fluid is pressed under pressure in the direction of arrow 54 from the pressure ports 42.
  • the chambers 48 shown below or above have a reducing area 50 and an increasing area 52.
  • the area 50 is pressed out of the fluid (shown hatched) into the pressure outlet 34, while at the same time a fluid is drawn into the area 52 via the suction inlet 36.
  • the chambers 48 shown on the left or right in the illustration just reach the locking vanes 30, so that in the "snapshot" shown, these chambers 48 begin to empty themselves via the pressure outlet 34.
  • the rotor 16 is supported without lateral force, the rotor 16 is optimally guided over the separating regions 24 on the peripheral wall 26 of the pump chamber 14.
  • the separation areas 24 thus have a constant sealing effect between two adjacent chambers 48.
  • the material load on the rotor 16 and the housing 12 is reduced during operation.
  • the housing 12 thus remains largely free of mechanical stresses during the rotation of the rotor 16.
  • the delivery volumes conveyed by each of the chambers 48 are virtually superimposed to form a total delivery flow.
  • the arrangement of the four locking vanes 30 and the six control surfaces 22 results in a superimposition of partial volume flows which are different in size according to the current position of the rotor 16 and which unite at the pressure connection of the locking vane pump 10 to form a common volume flow.
  • FIG. 1 The stroke of a blocking wing 30 over half a revolution of the rotor 16 is illustrated on the basis of FIG.
  • a fixed point A is drawn on the rotor 16 in FIG. 1, which defines a current angle of 0 ° with respect to a blocking wing 30.
  • the point A lies exactly in the middle of a separating area 24 in the explanation, which is exemplary here.
  • FIG. 2 shows the radial position h of a locking vane 30 over half a revolution of the rotor 16, it being clear that the sequence is repeated again in the 6-stroke locking vane pump shown in FIG. 1.
  • the radial position is plotted here over the current angle, i.e. from 0 to 180 °.
  • a total of three characteristic curves are drawn in to illustrate the invention, the solid line and the dashed line representing sinusoidal contours according to prior art locking vane pumps.
  • the characteristic curve of the vane pump 10 according to the invention is shown with a dash-dot line.
  • the radial position h of the locking vanes 10 remains at a maximum in the area of the separating areas 24 and at a minimum in the area of the contour sections 68 of the control surfaces 22. These areas are designed so that there is no radial movement of the locking vanes 30.
  • the contour profile between the separating areas 24 and the contour sections 68 is selected such that, at any position of the rotor 16, the sum of the squares of the radial position h of the locking wing 30 of a straight, radially extended locking wing 30 in the region of a contour section 64 of the control surfaces 22 and one straight radially retracting locking wing 30 are always constant in the region of a contour section 66 of a control surface 22. This sum of the squares of the radial positions of an extending and retracting locking wing 30 are also equal to the sum of the squares of the minimum and maximum radial positions h.
  • a locking wing 30 has the angular position 12.5 °, it assumes a radial position h 1 and extends straight, a second, subsequent locking wing 30 then has the angular position 102.5 ° and has a radial position of h 2 and is just entering.
  • the sum of the squares of h 1 and h 2 is the same over the entire contour of the peripheral surface 20. This means that when the rotor 16 rotates, the angular positions of the locking vanes 30 shift by exactly the same angular increments.
  • the first locking wing 30 is located itself in its extending phase and the second blocking wing 30 in its retracting phase.
  • the sum of the squares of the radial positions h 1 and h 2 is also equal to the sum of the squares of the minimum radial position h min and the maximum radial position h max .
  • four locking wings 30 are provided, the same relationship applying to the two additional locking wings 30 not considered in FIG. 2.
  • the radial acceleration curves of the locking vanes 30 are plotted in FIG. Again, the acceleration curves embodying the prior art with a continuous line and with a dashed line are compared with the acceleration curve marked with a dash-dot line in accordance with the contour of the peripheral surface 20 according to the invention.
  • the locking wing 30 When traversing the contour section 64, the locking wing 30 experiences a negative acceleration up to a minimum value, from which the acceleration rises continuously beyond the zero point to a maximum value, in order to continuously decrease from there again to the value zero when the contour section 68 is reached.
  • the locking wing 30 does not experience any radial acceleration.
  • the volume flow is plotted against the current angle of the rotor 16.
  • the solid and dashed line according to the prior art are again compared with the dash-dot line according to the contour according to the invention.
  • the contour according to the invention means that the kinematic volume flow pulsation determined by the contour profile of the peripheral surface 20 is extremely low.
  • the kinematic volume flow pulsation can assume values of less than 0.3%.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiment shown with four locking vanes 30 and six control surfaces 22, but can be used with any locking vane pump 10 in which a multi-stroke contour causes partial delivery flows to be superimposed to form a total delivery flow.
  • the blocking vane pump 10 can preferably be used in motor vehicles as a transmission or power steering pump or as a fuel pressure pump. Depending on the speed of the rotor 16, a uniform delivery behavior, that is to say delivery behavior essentially free of pulsations, can be set in a wide delivery flow range.

Abstract

The pump comprises a housing with a rotor, and grooves for spring-loaded check vanes (30). An even number of regulator faces (22) are distributed over the circumferential surface (20) of the rotor (16). The faces are identical, and are positioned opposite to each other in pairs. There are more regulator faces than check vanes. The rotor has six regulator faces and four check vanes, which are relatively offset through 90 degrees . The regulator faces are offset through 60 degrees , and all have an identical contour. The chambers (48) formed between rotor surface and housing, have the same volume.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sperrflügelpumpe mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.The invention relates to a vane pump with the features mentioned in the preamble of claim 1.

Sperrflügelpumpen der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Sie weisen ein Gehäuse auf, in dem ein Rotor in Rotation versetzt wird. Die Umfangsfläche des Rotors weist mindestens eine Steuerfläche auf, die - in Umfangsrichtung gesehen - beidseitig von Trennbereichen begrenzt wird. Die Steuerfläche und die Trennbereiche wirken mit mindestens einem Sperrflügel zusammen, der in einer Nut in der Wandung des feststehenden Gehäuses untergebracht ist und gegen die Steuerfläche gedrückt wird. Durch die Drehbewegung des Rotors werden von den Sperrflügeln begrenzte Räume mit variablen Volumina voneinander abgegrenzt. Durch die periodische Änderung der Größe der Volumina wird ein Fluid angesaugt und an einem Druckanschluß wieder abgegeben. Bei den bekannten Sperrflügelpumpen ist nachteilig, daß mit dem Ansaugen und Wiederabgeben des Fluids entweder Radialkräfte auftreten, die durch eine entsprechend aufwendige Lagerung des Rotors abgefangen werden müssen, oder diese Sperrflügelpumpen, insbesondere bei 2-hubiger Ausführung, eine starke Volumenstrompulsation aufweisen. Infolge der Drehbewegung des Rotors erfahren die Sperrflügel eine radiale Bewegung, die von der Kontur der Umfangsfläche des Rotors bestimmt wird. Bei mehrhubigen Sperrflügelpumpen wird ein Gesamtförderstrom der Sperrflügelpumpe durch eine Überlagerung der Förderfunktion des jeweils von einer Steuerfläche und einem Flügel gebildeten Pumpenraumes bestimmt. Durch diese Überlagerung von Teilförderströmen ergibt sich eine kinematische Volumenstrompulsation, die Förderstromschwankungen aufweist.Vane pumps of the generic type are known. They have a housing in which a rotor is set in rotation. The circumferential surface of the rotor has at least one control surface which, viewed in the circumferential direction, is delimited on both sides by separating regions. The control surface and the separating areas interact with at least one locking wing, which is accommodated in a groove in the wall of the fixed housing and is pressed against the control surface. The rotary movement of the rotor delimits spaces with variable volumes that are delimited by the blocking vanes. Due to the periodic change in the size of the volumes, a fluid is sucked in and released again at a pressure connection. In the known vane pumps it is disadvantageous that either radial forces occur when the fluid is drawn in and discharged, which are intercepted by a correspondingly complex mounting of the rotor must be, or these vane pumps, especially in the 2-stroke version, have a strong volume flow pulsation. As a result of the rotary movement of the rotor, the locking vanes experience a radial movement which is determined by the contour of the peripheral surface of the rotor. In the case of multi-stroke vane pumps, a total delivery flow of the vane pump is determined by superimposing the delivery function of the pump chamber formed by a control surface and a vane. This superimposition of partial delivery flows results in a kinematic volume flow pulsation which shows delivery flow fluctuations.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Sperrflügelpumpe der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der das Auftreten von Radialkräften minimiert werden kann und gleichzeitig eine Verringerung der Volumenstrompulsation erreicht wird.It is an object of the invention to provide a vane pump of the generic type in which the occurrence of radial forces can be minimized and at the same time a reduction in the volume flow pulsation is achieved.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Sperrflügelpumpe mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, daß wenigstens vier Sperrflügel und über die Umfangsfläche des Rotors eine ein Vielfaches von 2 betragende Anzahl von Steuerflächen vorgesehen sind, wobei jeweils zwei Steuerflächen gegenüberliegend angeordnet und identisch ausgebildet sind und die Anzahl der Steuerflächen größer ist als die Anzahl der Sperrflügel, heben sich die von den gegenüberliegend angeordneten Steuerflächen in den jeweiligen Druckräumen hervorgerufenen Radialkräfte auf, da diese in entgegengesetzter Richtung gerichtet sind. Hierdurch wird sehr vorteilhaft erreicht, daß für die Lagerung des Rotors kein eigenes Lager zum Auffangen der Radialkräfte vorgesehen zu werden braucht. Der Rotor kann somit sehr vorteilhaft auf einem freien Ende einer Antriebswelle einer antreibenden Kraftmaschine "fliegend" gelagert sein.According to the invention, this object is achieved by a vane pump with the features mentioned in claim 1. Characterized in that at least four locking vanes and a multiple of 2 number of control surfaces are provided over the circumferential surface of the rotor, two control surfaces each being arranged opposite and identically formed and the number of control surfaces being greater than the number of locking wings, the radial forces caused by the oppositely arranged control surfaces in the respective pressure chambers, since these are directed in the opposite direction are. In this way, it is very advantageously achieved that no separate bearing needs to be provided for supporting the radial forces in order to support the rotor. The rotor can thus very advantageously be mounted "on the fly" on a free end of a drive shaft of a driving engine.

Darüber hinaus ist sehr vorteilhaft, daß durch die wenigstens vier Sperrflügel und wenigstens sechs Steuerflächen der gesamte Volumenstrom auf sich überlagernde Teilvolumenströme aufgeteilt wird, die sich, entsprechend der Rotation des Rotors, zeitlich versetzt zu dem Gesamtvolumenstrom überlagern. Es wird hierdurch ein gleichmäßiger Volumenstrom erreicht, dessen Volumenstrompulsation minimiert ist.In addition, it is very advantageous that the at least four blocking vanes and at least six control surfaces divide the entire volume flow into overlapping partial volume flows, which, depending on the rotation of the rotor, overlap in time with the total volume flow. A uniform volume flow is thereby achieved, the volume flow pulsation of which is minimized.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß über die Umfangsfläche des Rotors sechs Steuerflächen vorgesehen sind, die vorzugsweise mit insgesamt vier Sperrflügeln zusammenwirken. Durch einen derartigen Aufbau der Sperrflügelpumpe wird erreicht, daß eine besonders gute Verteilung der Radialkräfte über den gesamten Umfang des Rotors möglich ist, wobei die Summe der an der Drehwelle des Rotors angreifenden Radialkräfte gegen Null geht.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that six control surfaces are provided over the peripheral surface of the rotor, which preferably cooperate with a total of four locking vanes. Such a construction of the vane pump ensures that a particularly good distribution of the radial forces over the entire circumference of the rotor is possible, the sum of the radial forces acting on the rotary shaft of the rotor going to zero.

Insbesondere ist sehr vorteilhaft, daß durch die erfindungsgemäße Sperrflügelpumpe der Anlagedruck der Trennbereiche an dem Gehäuse, der infolge der bisher auftretenden Radialkraftschwankungen ebenfalls variierte, auf minimalem Niveau im wesentlichen gleichbleibend groß ist, so daß ein Verschleiß des Rotors beziehungsweise des Gehäuses minimiert werden kann. Hiermit ist eine insgesamt höhere Einsatzdauer der Sperrflügelpumpe möglich.In particular, it is very advantageous that the contact pressure of the separating areas on the housing, which also varied as a result of the radial force fluctuations that have occurred up to now, is essentially constant at a minimal level, so that the rotor is worn or the housing can be minimized. This enables a longer service life for the locking vane pump.

Ferner ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß zu jedem Zeitpunkt der Rotation des Rotors die Bedingung gilt, daß die Summe der Quadrate der radialen Positionen eines gerade ausfahrenden Sperrflügels und eines gerade einfahrenden Sperrflügels konstant und gleich groß der Summe der Quadrate der maximalen und minimalen radialen Positionen der Sperrflügel ist. Dadurch wird sehr vorteilhaft das gesamte Förderverhalten der Sperrflügel als Funktion des radialen Hubes der Sperrflügel berücksichtigt. Durch die spezielle Ausgestaltung der Kontur wird eine quadratische Zunahme der Fördermenge über dem Flügelhub berücksichtigt, so daß bei der Überlagerung von Teilförderströmen die kinematische Volumenstrompulsation drastisch reduziert ist.Furthermore, in an advantageous embodiment of the invention it is provided that at any point in time of the rotation of the rotor the condition applies that the sum of the squares of the radial positions of a locking wing just extending and a locking wing just entering is constant and equal to the sum of the squares of the maximum and minimum radial positions of the locking wing is. As a result, the entire conveying behavior of the locking vanes as a function of the radial stroke of the locking vanes is very advantageously taken into account. The special design of the contour takes into account a quadratic increase in the delivery rate over the wing stroke, so that the kinematic volume flow pulsation is drastically reduced when partial delivery flows are superimposed.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further advantageous embodiments of the invention result from the other features mentioned in the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1
eine Schnittdarstellung einer Sperrflügelpumpe;
Figur 2 bis Figur 4
verschiedene Kennlinien der erfindungsgemäßen Sperrflügelpumpe im Vergleich mit bekannten Sperrflügelpumpen.
The invention is explained in more detail in an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it:
Figure 1
a sectional view of a vane pump;
Figure 2 to Figure 4
different characteristics of the vane pump according to the invention in comparison with known vane pumps.

Figur 1 zeigt ausschnittsweise eine Sperrflügelpumpe 10. Die Sperrflügelpumpe 10 besitzt ein Gehäuse 12, das eine kreisrunde Pumpenkammer 14 aufweist. Innerhalb der Pumpenkammer 14 ist ein Rotor 16, der von einer Antriebswelle 18 angetrieben werden kann, gelagert. Die Antriebswelle 18 ist über eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung, beispielsweise einen Elektromotor, antreibbar, so daß der Rotor 16 innerhalb der Pumpenkammer 14 in Rotation versetzbar ist. Im gezeigten Beispiel ist der Rotor 16 entgegen den Uhrzeigersinn antreibbar.FIG. 1 shows a section of a vane pump 10. The vane pump 10 has a housing 12 which has a circular pump chamber 14. A rotor 16, which can be driven by a drive shaft 18, is mounted within the pump chamber 14. The drive shaft 18 can be driven via a drive device (not shown), for example an electric motor, so that the rotor 16 can be set in rotation within the pump chamber 14. In the example shown, the rotor 16 can be driven counterclockwise.

Der Rotor 16 ist scheibenförmig ausgebildet und besitzt an seiner von einer Kreiskontur abweichenden Umfangsfläche 20 mehrere, im gezeigten Beispiel sechs, identisch ausgebildete Steuerflächen 22 und Trennbereiche 24. Die Steuerflächen 22 und Trennbereiche 24 sind - in Umfangsrichtung gesehen - immer abwechselnd vorgesehen, so daß jede Steuerfläche 22 von zwei Trennbereichen 24 begrenzt ist. Der maximale Durchmesser des Rotors 16 ist so bemessen, daß sein Außendurchmesser im Bereich der Trennbereiche 24 praktisch dem Innendurchmesser der Umfangswandung 26 der Pumpenkammer 14 entspricht. Der im Bereich der Trennbereiche 24 gegebene Durchmesser des Rotors 16 ist größer als dessen Durchmesser im Bereich der Steuerflächen 22, die quasi durch radial eingezogene Bereiche gebildet werden. Die Steuerflächen 22 und die Trennbereiche 24 bilden somit eine Kontur der Umfangsfläche 20 aus, auf deren Verlauf anhand der Figuren 2 bis 4 noch näher eingegangen wird.The rotor 16 is disc-shaped and has on its circumferential surface 20 deviating from a circular contour several, in the example shown six, identically designed control surfaces 22 and separation regions 24. The control surfaces 22 and separation regions 24 are - seen in the circumferential direction - always provided alternately, so that each Control surface 22 is delimited by two separation areas 24. The maximum diameter of the rotor 16 is dimensioned such that its outer diameter in the region of the separating areas 24 practically corresponds to the inner diameter of the peripheral wall 26 of the pump chamber 14. The diameter of the rotor 16 in the area of the separating areas 24 is larger than its diameter in the area of the control surfaces 22, which are quasi by radially drawn in Areas are formed. The control surfaces 22 and the separating regions 24 thus form a contour of the peripheral surface 20, the course of which will be discussed in more detail with reference to FIGS. 2 to 4.

In die Umfangswandung 26 sind hier radial zur Antriebswelle 18 angeordnete Nuten 28 eingebracht, in die Sperrflügel 30 eingesetzt sind. Die senkrecht zur Darstellungsebene von Figur 1 gemessene Breite der Sperrflügel 30 entspricht in etwa der Dicke des Rotors 16. Die in radialer Richtung gemessene Länge der Sperrflügel 30 ist geringer als die Tiefe der Nuten 28. Die Dicke der Sperrflügel 30 ist etwas geringer als die Breite der Nuten 28, so daß die Sperrflügel 30 in radialer Richtung gegen die Kraft eines elastischen Elementes, beispielsweise einer Druckfeder 32, verschieblich gelagert und geführt sind. Die Sperrflügel 30 werden von der Druckfeder 32 mit einer Druckkraft beaufschlagt und gegen die Umfangsfläche 20 des Rotors 16 gedrückt. Die Anlagefläche der Sperrflügel 30 am Rotor 16 ist abgerundet, vorzugsweise kreisbogenförmig, so daß sich praktisch eine linienförmige Berührung mit der Umfangsfläche 20 des Rotors 16 ergibt. Die Druckkraft der Druckfedern 32 ist so stark gewählt, daß die Sperrflügel 30 bei allen Antriebsdrehzahlen an die Umfangsfläche 20 des Rotors 16 gedrückt werden. Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier Nuten 28 mit darin beweglich gelagerten Sperrflügeln 30 vorgesehen, die jeweils in einem Winkel von 90° beabstandet zueinander in der Umfangswandung 26 des Gehäuses 12 angeordnet sind.Grooves 28, which are arranged radially to the drive shaft 18 and into which locking vanes 30 are inserted, are introduced into the peripheral wall 26 here. The width of the locking vanes 30 measured perpendicular to the plane of illustration of FIG. 1 corresponds approximately to the thickness of the rotor 16. The length of the locking vanes 30 measured in the radial direction is less than the depth of the grooves 28. The thickness of the locking vanes 30 is somewhat less than the width of the grooves 28, so that the locking wings 30 are mounted and guided in a radial direction against the force of an elastic element, for example a compression spring 32. The locking wings 30 are acted upon by the compression spring 32 with a compressive force and pressed against the peripheral surface 20 of the rotor 16. The contact surface of the locking vanes 30 on the rotor 16 is rounded, preferably in the form of a circular arc, so that there is practically a linear contact with the peripheral surface 20 of the rotor 16. The compressive force of the compression springs 32 is chosen so strong that the locking vanes 30 are pressed against the peripheral surface 20 of the rotor 16 at all drive speeds. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, a total of four grooves 28 with locking vanes 30 movably mounted therein are provided, which are each arranged at an angle of 90 ° to one another in the peripheral wall 26 of the housing 12.

Die sechs Trennbereiche 24 sind in einem Winkel von 60° über den Umfang des Rotors 16 angeordnet, so daß die zwischen den Trennbereichen 24 liegenden Steuerflächen 22 ebenfalls um einem Winkel von 60° zueinander versetzt angeordnet sind. Die Trennbereiche 24 und die Steuerflächen 22 besitzen alle exakt den gleichen Kurvenverlauf, das heißt die gleiche Kontur, so daß sich bei einer an einer beliebigen Stelle durch die Antriebswelle 18 gelegten Gerade an dessen beiden Schnittpunkten mit der Umfangsfläche 20 ein gleicher Abstand zwischen der Umfangsfläche 20 und der Umfangswandung 26 der Pumpenkammer 14 beziehungsweise der Antriebswelle 18 ergibt.The six separating areas 24 are arranged at an angle of 60 ° over the circumference of the rotor 16, so that the control surfaces 22 located between the separating areas 24 are also offset from one another by an angle of 60 °. The separating areas 24 and the control surfaces 22 all have exactly the same curve shape, that is to say the same contour, so that in the case of a straight line at any point through the drive shaft 18 there is an equal distance between the peripheral surface 20 at its two intersections with the peripheral surface 20 and the peripheral wall 26 of the pump chamber 14 or the drive shaft 18.

Die Steuerflächen 22 besitzen einen ersten Konturabschnitt 64 und einen zweiten Konturabschnitt 66, die über einen kreisbogenförmig gekrümmten Abschnitt 68 ineinander übergehen. In Drehrichtung 38 des Rotors 16 gesehen, liegt der erste Konturabschnitt 64 vor dem Konturabschnitt 66. Die Konturabschnitte 64 und 66 gehen jeweils von beziehungsweise zu einem Trennbereich 24 in den kreisförmigen Abschnitt 68 über.The control surfaces 22 have a first contour section 64 and a second contour section 66 which merge into one another via a section 68 which is curved in the form of a circular arc. When viewed in the direction of rotation 38 of the rotor 16, the first contour section 64 lies in front of the contour section 66. The contour sections 64 and 66 each transition from or to a separating region 24 into the circular section 68.

Jedem Sperrflügel 30 ist ein Druckauslaß 34 sowie ein Saugeinlaß 36 zugeordnet. Der Druckauslaß 34 ist hierbei in der mit dem Pfeil 38 gekennzeichneten Drehrichtung des Rotors 16 vor dem Sperrflügel 30 und der Saugeinlaß 36 jeweils nach dem Sperrflügel 30 angeordnet. Der Druckauslaß 34 wird zum Beispiel von einer in der Umfangswandung 26 der Pumpenkammer 14 mündenden Bohrung 40 gebildet, die in einem Druckanschluß 42 mündet. Der Saugeinlaß 36 wird von einem durch das Gehäuse 12 geführten Verbindungskanal 44 gebildet, der in einem Sauganschluß 46 mündet. Die jeweils den Sperrflügeln 30 zugeordneten Druckanschlüsse 42, im gezeigten Beispiel also vier, sind innerhalb eines in der Figur 1 nicht mehr dargestellten Gehäusebereiches zu einem gemeinsamen Druckanschluß der Sperrflügelpumpe 10 zusammengeführt. Die jeweils einem Sperrflügel 30 zugeordneten Sauganschlüsse 46 sind ebenfalls zu einem gemeinsamen Sauganschluß der Sperrflügelpumpe 10 zusammengeführt.A pressure outlet 34 and a suction inlet 36 are assigned to each blocking wing 30. The pressure outlet 34 is here arranged in the direction of rotation of the rotor 16 indicated by the arrow 38 in front of the blocking wing 30 and the suction inlet 36 in each case after the blocking wing 30. The pressure outlet 34 is formed, for example, by a bore 40 opening into the peripheral wall 26 of the pump chamber 14 and opening into a pressure connection 42. The suction inlet 36 is one formed by the housing 12 connecting channel 44 which opens into a suction port 46. The pressure connections 42 assigned to the locking vanes 30, that is to say four in the example shown, are brought together within a housing area which is no longer shown in FIG. 1 to form a common pressure connection of the locking vane pump 10. The suction connections 46 each assigned to a locking vane 30 are also brought together to form a common suction connection of the locking vane pump 10.

Die in der Figur 1 gezeigte Sperrflügelpumpe 10 übt folgende Funktion aus, wobei klar ist, daß der hier gezeigte Abschnitt des Gehäuses 12 innerhalb eines gesamten Gehäuses der Sperrflügelpumpe 10 druckdicht angeordnet ist. Hierzu können beidseitig des Rotors 16 Druckplatten vorgesehen sein, die ein druckdichtes Abschließen der Pumpenkammer 14 ermöglichen und die die entsprechenden Durchlässe für die Druckanschlüsse beziehungsweise Sauganschlüsse aufweisen.The vane pump 10 shown in FIG. 1 performs the following function, it being clear that the section of the housing 12 shown here is arranged pressure-tight within an entire housing of the vane pump 10. For this purpose, pressure plates can be provided on both sides of the rotor 16, which enable the pump chamber 14 to be closed in a pressure-tight manner and which have the corresponding passages for the pressure connections or suction connections.

Über die Antriebswelle 18 wird der Rotor 16 in Rotation versetzt. Die Sperrflügel 30 werden durch die Druckfedern 32 gegen die Umfangsfläche 20 des Rotors 16 gedrückt. Durch die Ausbildung der Trennbereiche 24 und der Steuerflächen 22 erfahren die Sperrflügel 30 während der Rotation des Rotors 16 eine radiale Bewegung (Hub). Im Bereich der Trennbereiche 24, deren Außenumfang praktisch dem Innenumfang der Umfangswandung 26 entspricht, befinden sich die Sperrflügel 30 in ihrer radial äußersten Stellung. Bei Passieren einer Steuerfläche 22 werden die Sperrflügel 30 durch die Federkraft der Druckfeder 32 entsprechend der Kontur der Steuerfläche 22 radial nach innen gedrückt. Durch die Kontur der Steuerflächen 22 ergeben sich im Bereich jeder Steuerfläche 22 Kammern 48, die ein bestimmtes Volumen aufweisen. Alle Kammern 48 besitzen gleich große Volumina.The rotor 16 is set in rotation via the drive shaft 18. The locking vanes 30 are pressed by the compression springs 32 against the peripheral surface 20 of the rotor 16. Due to the formation of the separating areas 24 and the control surfaces 22, the locking vanes 30 experience a radial movement (stroke) during the rotation of the rotor 16. In the area of the separating areas 24, the outer circumference of which practically corresponds to the inner circumference of the circumferential wall 26, the locking vanes 30 are in their radially outermost position. When passing a control surface 22, the locking wings 30 pressed radially inwards by the spring force of the compression spring 32 corresponding to the contour of the control surface 22. The contour of the control surfaces 22 results in chambers 48 in the region of each control surface, which have a certain volume. All chambers 48 have volumes of the same size.

Befindet sich eine Steuerfläche 22 im Bereich eines Sperrflügels 30, wird die Kammer 48 durch den Sperrflügel 30, der mit seiner abgerundeten Kante dichtend an der Umfangsfläche 20 anliegt, in zwei Bereiche 50 und 52 aufgeteilt. Entsprechend der Drehrichtung 38 des Rotors 16 verändern die Bereiche 50 und 52 ihre Volumina. Der in Drehrichtung vor dem Sperrflügel liegende Bereich 50 verändert sein Volumen von einem Maximum, das dem gesamten Volumen der Kammer 48 entspricht, zu einem Minimum, das idealerweise dem Wert Null entspricht. Die Abnahme des Volumens über der Zeit wird hierbei durch den Verlauf der Konturabschnitte 64, 66 und 68 der Steuerfläche 22, wie anhand der Figuren 2 bis 4 noch näher erläutert wird, bestimmt. Der nach dem Sperrflügel 30 gelegene Bereich 52 verändert sein Volumen von einem Minimum, das idealerweise dem Wert Null entspricht, zu einem Maximum, das dem Volumen der Kammer 48 entspricht. Durch diese variablen Volumina wird innerhalb des Bereiches 52 aus dem Saugeinlaß 36 ein zu förderndes Fluid durch die Vergrößerung des Bereiches 52 bis zum Gesamtvolumen der Kammer 48 angesaugt. Innerhalb der Kammer 48 wird das Fluid in Richtung des nächstliegenden Druckauslasses 34 bewegt und dort unter Druck ausgetrieben. Dies geschieht durch das sich in dem Bereich 50 verkleinernde Volumen, so daß das Fluid unter Druck in Richtung des Pfeils 54 aus den Druckanschlüssen 42 gepreßt wird.If a control surface 22 is located in the area of a locking wing 30, the chamber 48 is divided into two areas 50 and 52 by the locking wing 30, which has a rounded edge sealingly against the peripheral surface 20. The areas 50 and 52 change their volumes in accordance with the direction of rotation 38 of the rotor 16. The area 50 lying in front of the blocking wing in the direction of rotation changes its volume from a maximum which corresponds to the total volume of the chamber 48 to a minimum which ideally corresponds to the value zero. The decrease in volume over time is determined here by the course of the contour sections 64, 66 and 68 of the control surface 22, as will be explained in more detail with reference to FIGS. 2 to 4. The area 52 located after the blocking wing 30 changes its volume from a minimum, which ideally corresponds to the value zero, to a maximum, which corresponds to the volume of the chamber 48. By means of these variable volumes, a fluid to be conveyed is sucked from the suction inlet 36 within the area 52 by enlarging the area 52 up to the total volume of the chamber 48. Within the chamber 48, the fluid is moved in the direction of the nearest pressure outlet 34 and expelled there under pressure. This happens through the in the Area 50 reducing volume, so that the fluid is pressed under pressure in the direction of arrow 54 from the pressure ports 42.

Im gezeigten Beispiel weisen die dort unten beziehungsweise oben dargestellten Kammern 48 einen sich verkleinernden Bereich 50 und einen sich vergrößernden Bereich 52 auf. Über den Bereich 50 erfolgt ein Auspressen des Fluids (schraffiert dargestellt) in den Druckauslaß 34, während gleichzeitig in den Bereich 52 über den Saugeinlaß 36 ein Fluid angesaugt wird. Die in der Darstellung links beziehungsweise rechts dargestellten Kammern 48 erreichen gerade die Sperrflügel 30, so daß in der gezeigten "Momentaufnahme" diese Kammern 48 beginnnen, sich über den Druckauslaß 34 zu entleeren.In the example shown, the chambers 48 shown below or above have a reducing area 50 and an increasing area 52. The area 50 is pressed out of the fluid (shown hatched) into the pressure outlet 34, while at the same time a fluid is drawn into the area 52 via the suction inlet 36. The chambers 48 shown on the left or right in the illustration just reach the locking vanes 30, so that in the "snapshot" shown, these chambers 48 begin to empty themselves via the pressure outlet 34.

Anhand der Darstellung wird deutlich, daß genau gegenüberliegende Kammern 48 beziehungsweise Bereiche 50 und 52 der Kammern 48 zu jedem Zeitpunkt, während der Rotation des Rotors 16, immer die gleiche Größe aufweisen. Hierdurch erfolgt in den sich gegenüberliegenden Kammern 48 beziehungsweise Bereichen 50 und 52 der Kammern 48 ein gleicher Druckaufbau beziehungsweise Druckabbau. Die von diesen sich ändernden Druckverhältnissen ausgehenden Radialkräfte sind in sich genau gegenüberliegenden Kammern 48 beziehungsweise deren Bereichen 50 und 52 immer gleich groß und besitzen einen immer genau entgegengesetzt gerichteten Richtungsvektor, so daß diese sich gegenseitig aufheben. Auf den Rotor 16 und dessen Antriebswelle 18 wirken somit keine Querkräfte. Hiermit ist auch keine spezielle Lagerung zum Ableiten dieser Querkräfte des Rotors 16 beziehungsweise der Antriebswelle 18 notwendig. Der Rotor 16 kann somit sehr vorteilhaft auf einem freien Ende einer aus einer Antriebseinrichtung herausgeführten Antriebswelle drehfest angeordnet sein. Die Lagerung der Antriebswelle 18 erfolgt hierbei ausschließlich durch deren Lagerung innerhalb der Antriebseinrichtung, beispielsweise einem Elektromotor.It is clear from the illustration that exactly opposite chambers 48 or regions 50 and 52 of the chambers 48 always have the same size at all times during the rotation of the rotor 16. This results in the same pressure build-up or pressure decrease in the opposing chambers 48 or areas 50 and 52 of the chambers 48. The radial forces emanating from these changing pressure conditions are always the same size in exactly opposite chambers 48 or their regions 50 and 52 and always have a direction vector which is directed in exactly opposite directions, so that they cancel each other out. No transverse forces therefore act on the rotor 16 and its drive shaft 18. This is also no special storage for deriving these transverse forces of the rotor 16 or the drive shaft 18 is necessary. The rotor 16 can thus very advantageously be arranged in a rotationally fixed manner on a free end of a drive shaft led out of a drive device. In this case, the drive shaft 18 is supported exclusively by its support within the drive device, for example an electric motor.

Durch die querkraftfreie Lagerung des Rotors 16 ist eine optimale Führung des Rotors 16 über die Trennbereiche 24 an der Umfangswandung 26 der Pumpenkammer 14 gegeben. Die Trennbereiche 24 besitzen somit eine gleichbleibende Dichtwirkung zwischen zwei benachbarten Kammern 48. Ferner wird die Materialbelastung des Rotors 16 und des Gehäuses 12 während des Betriebes verringert. Das Gehäuse 12 bleibt somit während der Rotation des Rotors 16 weitgehend frei von mechanischen Spannungen.Because the rotor 16 is supported without lateral force, the rotor 16 is optimally guided over the separating regions 24 on the peripheral wall 26 of the pump chamber 14. The separation areas 24 thus have a constant sealing effect between two adjacent chambers 48. Furthermore, the material load on the rotor 16 and the housing 12 is reduced during operation. The housing 12 thus remains largely free of mechanical stresses during the rotation of the rotor 16.

Durch die Ausbildung von insgesamt sechs Kammern 48, die mit vier Sperrflügeln 30 zusammenwirken, wird eine sehr niedrige Pulsation des Volumenstroms erreicht, da sich die von den vier Druckanschlüssen 42 bereitgestellten Teilvolumenströme zu einem Gesamtvolumenstrom überlagern. Somit tritt gegenüber den bekannten, beispielsweise zweihubigen Sperrflügelpumpen eine wesentliche Verbesserung der Volumenstrompulsation auf.The formation of a total of six chambers 48, which interact with four blocking vanes 30, results in a very low pulsation of the volume flow, since the partial volume flows provided by the four pressure connections 42 overlap to form a total volume flow. Thus, compared to the known, for example two-stroke, vane pumps, there is a substantial improvement in the volume flow pulsation.

Durch die Rotation des Rotors 16 erfolgt quasi eine Überlagerung der von jeder der Kammern 48 geförderten Fördervolumina zu einem Gesamtförderstrom. Durch die Anordnung der vier Sperrflügel 30 und der sechs Steuerflächen 22 kommt es zu einer Überlagerung von Teilvolumenströmen, die entsprechend der momentanen Stellung des Rotors 16 unterschiedlich groß sind und sich am Druckanschluß der Sperrflügelpumpe 10 zu einem gemeinsamen Volumenstrom vereinigen.As a result of the rotation of the rotor 16, the delivery volumes conveyed by each of the chambers 48 are virtually superimposed to form a total delivery flow. The arrangement of the four locking vanes 30 and the six control surfaces 22 results in a superimposition of partial volume flows which are different in size according to the current position of the rotor 16 and which unite at the pressure connection of the locking vane pump 10 to form a common volume flow.

Anhand der Figur 2 wird der Hub eines Sperrflügels 30 über eine halbe Umdrehung des Rotors 16 verdeutlicht. Zur Verdeutlichung ist in Figur 1 auf dem Rotor 16 ein fester Punkt A eingezeichnet, der einem aktuellen Winkel von 0° gegenüber einem Sperrflügel 30 definiert. Der Punkt A liegt bei der hier beispielhaften Erläuterung genau in der Mitte eines Trennbereiches 24.The stroke of a blocking wing 30 over half a revolution of the rotor 16 is illustrated on the basis of FIG. For clarification, a fixed point A is drawn on the rotor 16 in FIG. 1, which defines a current angle of 0 ° with respect to a blocking wing 30. The point A lies exactly in the middle of a separating area 24 in the explanation, which is exemplary here.

In Figur 2 ist die radiale Position h eines Sperrflügels 30 über einen halben Umlauf des Rotors 16 dargestellt, wobei klar ist, daß sich bei der in Figur 1 gezeigten 6-hubigen Sperrflügelpumpe der Ablauf nochmal wiederholt. Die radiale Position ist hier jeweils über den gerade aktuellen Winkel, also von 0 bis 180°, aufgetragen. Zum Verdeutlichen der Erfindung sind insgesamt drei Kennlinien eingezeichnet, wobei die durchgezogene Linie und die gestrichelte Linie für sinusförmige Konturen gemäß Sperrflügelpumpen nach dem Stand der Technik stehen. Die Kennlinie der erfindungsgemäßen Sperrflügelpumpe 10 ist mit einer Strich-Punkt-Linie dargestellt. Es wird deutlich, daß die radiale Position h der Sperrflügel 10 im Bereich der Trennbereiche 24 auf einem Maximum und im Bereich der Konturabschnitte 68 der Steuerflächen 22 auf einem Minimum verharrt. Diese Bereiche sind so gestaltet, daß hier keine radiale Bewegung der Sperrflügel 30 erfolgt. Der Konturverlauf zwischen den Trennbereichen 24 und den Konturabschnitten 68 ist so gewählt, daß bei einer beliebigen Stellung des Rotors 16 die Summe der Quadrate der radialen Position h der Sperrflügel 30 eines gerade radial ausgefahrenen Sperrflügels 30 im Bereich eines Konturabschnittes 64 der Steuerflächen 22 und eines gerade radial einfahrenden Sperrflügels 30 im Bereich eines Konturabschnittes 66 einer Steuerfläche 22 immer konstant sind. Diese Summe der Quadrate der radialen Positionen eines aus- und eines einfahrenden Sperrflügels 30 sind darüber hinaus gleich der Summe der Quadrate der minimalen und der maximalen radialen Position h.FIG. 2 shows the radial position h of a locking vane 30 over half a revolution of the rotor 16, it being clear that the sequence is repeated again in the 6-stroke locking vane pump shown in FIG. 1. The radial position is plotted here over the current angle, i.e. from 0 to 180 °. A total of three characteristic curves are drawn in to illustrate the invention, the solid line and the dashed line representing sinusoidal contours according to prior art locking vane pumps. The characteristic curve of the vane pump 10 according to the invention is shown with a dash-dot line. It will It is clear that the radial position h of the locking vanes 10 remains at a maximum in the area of the separating areas 24 and at a minimum in the area of the contour sections 68 of the control surfaces 22. These areas are designed so that there is no radial movement of the locking vanes 30. The contour profile between the separating areas 24 and the contour sections 68 is selected such that, at any position of the rotor 16, the sum of the squares of the radial position h of the locking wing 30 of a straight, radially extended locking wing 30 in the region of a contour section 64 of the control surfaces 22 and one straight radially retracting locking wing 30 are always constant in the region of a contour section 66 of a control surface 22. This sum of the squares of the radial positions of an extending and retracting locking wing 30 are also equal to the sum of the squares of the minimum and maximum radial positions h.

Für ein konkretes, beliebig herausgegriffenes Beispiel, bedeutet dies, daß, wenn ein Sperrflügel 30 die Winkelposition 12,5° hat, dieser eine radiale Position h1 einnimmt und gerade ausfährt, ein zweiter, nachfolgender Sperrflügel 30 besitzt dann die Winkelposition 102,5° und weist eine radiale Position von h2 auf und fährt gerade ein. Die Summe der Quadrate von h1 und h2 ist hierbei über den gesamten Konturverlauf der Umfangsfläche 20 gleich groß. Das heißt, bei einer Drehung des Rotors 16 verschieben sich die Winkelpositionen der Sperrflügel 30 um exakt gleiche Winkelschritte. Der erste Sperrflügel 30 befindet sich in seiner ausfahrenden und der zweite Sperrflügel 30 in seiner einfahrenden Phase. Die Summe der Quadrate der radialen Positionen h1 und h2 ist darüber hinaus gleich der Summe der Quadrate der minimalen radialen Position hmin und der maximalen radialen Position hmax.For a specific example taken out arbitrarily, this means that if a locking wing 30 has the angular position 12.5 °, it assumes a radial position h 1 and extends straight, a second, subsequent locking wing 30 then has the angular position 102.5 ° and has a radial position of h 2 and is just entering. The sum of the squares of h 1 and h 2 is the same over the entire contour of the peripheral surface 20. This means that when the rotor 16 rotates, the angular positions of the locking vanes 30 shift by exactly the same angular increments. The first locking wing 30 is located itself in its extending phase and the second blocking wing 30 in its retracting phase. The sum of the squares of the radial positions h 1 and h 2 is also equal to the sum of the squares of the minimum radial position h min and the maximum radial position h max .

Gemäß dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier Sperrflügel 30 vorgesehen, wobei für die in Figur 2 nicht betrachteten zwei weiteren Sperrflügel 30 die gleiche Beziehung gilt.According to the exemplary embodiment shown in FIG. 1, four locking wings 30 are provided, the same relationship applying to the two additional locking wings 30 not considered in FIG. 2.

In der Figur 3 sind die radialen Beschleunigungskurven der Sperrflügel 30 aufgetragen. Es sind wiederum die mit einer durchgehenden Linie und die mit einer gestrichelten Linie den Stand der Technik verkörpernden Beschleunigungsverläufe mit dem mit einer Strich-Punkt-Linie gekennzeichneten Beschleunigungsverlauf entsprechend der erfindungsgemäßen Kontur der Umfangsfläche 20 gegenübergestellt. Beim Durchfahren des Konturabschnittes 64 erfährt der Sperrflügel 30 eine negative Beschleunigung bis zu einem Minimalwert, von dem aus die Beschleunigung über den Nullpunkt hinaus kontinuierlich bis zu einem Maximalwert ansteigt, um von dort wieder kontinuierlich mit Erreichen des Konturabschnittes 68 auf den Wert Null abzusinken. Während des Durchfahrens des Konturabschnittes 68, der der minimalen radialen Position hmin entspricht, erfährt der Sperrflügel 30 keine radiale Beschleunigung. Es wird deutlich, daß entsprechend der Rotation des Rotors 16 die Beschleunigung in den Konturabschnitten 66 bis auf einen Maximalwert kontinuierlich ansteigt, anschließend von diesem Maximalwert kontinuierlich über den Nullpunkt in eine negative Beschleunigung bis zu einem Minimalwert erfährt, um von diesem wiederum kontinuierlich mit Erreichen des Trennbereiches 24 auf den Nullwert anzusteigen. Beim Durchfahren des Trennbereiches 24 besitzt der Sperrflügel 30 seine maximale radiale Position hmax und erfährt dort keine radiale Beschleunigung. Beim Vergleich der Beschleunigungskurven der erfindungsgemäßen Kontur mit den Konturen zum Stand der Technik wird deutlich, daß keine abrupten Beschleunigungssprünge vorhanden sind, sondern der Beschleunigungsverlauf im wesentlichen kontinuierlich ansteigt beziehungsweise abfällt.The radial acceleration curves of the locking vanes 30 are plotted in FIG. Again, the acceleration curves embodying the prior art with a continuous line and with a dashed line are compared with the acceleration curve marked with a dash-dot line in accordance with the contour of the peripheral surface 20 according to the invention. When traversing the contour section 64, the locking wing 30 experiences a negative acceleration up to a minimum value, from which the acceleration rises continuously beyond the zero point to a maximum value, in order to continuously decrease from there again to the value zero when the contour section 68 is reached. During the passage of the contour section 68, which corresponds to the minimum radial position h min , the locking wing 30 does not experience any radial acceleration. It is clear that according to the rotation of the rotor 16, the acceleration in the contour sections 66 except for one Maximum value rises continuously, then experiences from this maximum value continuously via the zero point in a negative acceleration to a minimum value, in order to rise again from this to the zero value as soon as the separation area 24 is reached. When passing through the separation area 24, the locking wing 30 has its maximum radial position h max and does not experience any radial acceleration there. When the acceleration curves of the contour according to the invention are compared with the contours of the prior art, it becomes clear that there are no abrupt jumps in acceleration, but rather the acceleration curve rises or falls essentially continuously.

In Figur 4 schließlich ist der Volumenstrom über dem aktuellen Winkel des Rotors 16 aufgetragen. Zum Vergleich sind wiederum die durchgezogene und gestrichelte Linie gemäß dem Stand der Technik der Strich-Punkt-Linie gemäß der erfindungsgemäßen Kontur gegenübergestellt. Es wird deutlich, daß durch die erfindungsgemäße Kontur die durch den Konturverlauf der Umfangsfläche 20 bestimmte kinematische Volumenstrompulsation äußerst gering ist. Die kinematische Volumenstrompulsation kann Werte von kleiner 0,3 % annehmen. Somit läßt sich mit der Sperrflügelpumpe mit der erfindungsgemäßen Kontur ein im wesentlichen gleichförmiges Förderverhalten einstellen, das frei von - den hier deutlich zu erkennenden Schwankungen des Volumenstroms beim Stand der Technik - ist.Finally, in FIG. 4, the volume flow is plotted against the current angle of the rotor 16. For comparison, the solid and dashed line according to the prior art are again compared with the dash-dot line according to the contour according to the invention. It is clear that the contour according to the invention means that the kinematic volume flow pulsation determined by the contour profile of the peripheral surface 20 is extremely low. The kinematic volume flow pulsation can assume values of less than 0.3%. Thus, with the contoured vane pump with the contour according to the invention, an essentially uniform delivery behavior can be set which is free from the fluctuations in the volume flow in the prior art which can be clearly seen here.

Nach allem wird deutlich, daß bei Einsatz einer Kontur der Umfangsfläche 20, wie dies anhand der radialen Position h der Sperrflügel 30 in Figur 2 verdeutlicht ist, das Förderverhalten der Sperrflügelpumpe 10 als Funktion des Flügelhubes berücksichtigt werden kann. Insbesondere ist die Berücksichtigung der quadratischen Zunahme der Fördermenge über den Flügelhub bei der Schaffung der Kontur der Umfangsfläche 20 für das Erreichen einer minimalen kinematischen Volumenstrompulsation entscheidend.After all, it is clear that if a contour of the peripheral surface 20 is used, as is illustrated by the radial position h of the locking vanes 30 in FIG. 2, the delivery behavior of the locking vane pump 10 as a function of the vane stroke can be taken into account. In particular, the consideration of the quadratic increase in the delivery rate over the wing stroke when creating the contour of the peripheral surface 20 is crucial for achieving a minimal kinematic volume flow pulsation.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel mit vier Sperrflügeln 30 und sechs Steuerflächen 22, sondern ist bei jeder Sperrflügelpumpe 10 anwendbar, bei der durch eine mehrhubige Kontur eine Überlagerung von Teilförderströmen zu einem Gesamtförderstrom erfolgt.The invention is not limited to the exemplary embodiment shown with four locking vanes 30 and six control surfaces 22, but can be used with any locking vane pump 10 in which a multi-stroke contour causes partial delivery flows to be superimposed to form a total delivery flow.

Die Sperrflügelpumpe 10 kann vorzugsweise in Kraftfahrzeugen als Getriebe- oder Lenkhilfpumpe beziehungsweise als Kraftstoffdruckpumpe eingesetzt werden. Entsprechend der Drehzahl des Rotors 16 läßt sich ein gleichmäßiges Förderverhalten, das heißt im wesentlichen von Pulsationen freies Förderverhalten, in einem weiten Förderstrombereich einstellen.The blocking vane pump 10 can preferably be used in motor vehicles as a transmission or power steering pump or as a fuel pressure pump. Depending on the speed of the rotor 16, a uniform delivery behavior, that is to say delivery behavior essentially free of pulsations, can be set in a wide delivery flow range.

Claims (9)

Sperrflügelpumpe, mit einem einen Rotor aufnehmenden Gehäuse, in dessen Wandung jeweils einen Sperrflügel aufnehmende Nuten eingebracht sind, die durch eine Feder gegen eine durch Trennbereiche voneinander getrennte Steuerflächen aufweisende Umfangsfläche des Rotors angedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens vier Sperrflügel (30) und über die Umfangsfläche (20) des Rotors (16) eine ein Vielfaches von 2 betragende Anzahl von Steuerflächen (22) vorgesehen sind, wobei jeweils zwei Steuerflächen (22) gegenüberliegend angeordnet und identisch ausgebildet sind und die Anzahl der Steuerflächen (22) größer ist als die Anzahl der Sperrflügel (30).Locking vane pump, with a rotor receiving housing, in the wall of which a locking wing receiving grooves are introduced, which are pressed by a spring against a circumferential surface of the rotor having control areas separated by separation areas, characterized in that at least four locking wings (30) and over the circumferential surface (20) of the rotor (16) is provided with a multiple of 2 number of control surfaces (22), two control surfaces (22) being arranged opposite each other and of identical design and the number of control surfaces (22) being greater than that Number of locking wings (30). Sperrflügelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (16) sechs Steuerflächen (22) aufweist und daß vier Sperrflügel (30) vorgesehen sind.Locking vane pump according to claim 1, characterized in that the rotor (16) has six control surfaces (22) and that four locking wings (30) are provided. Sperrflügelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrflügel (30) um 90° zueinander versetzt angeordnet sind.Locking vane pump according to one of the preceding claims, characterized in that the locking wings (30) are arranged offset from one another by 90 °. Sperrflügelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerflächen (22) um einen Winkel von 60° über den Umfang des Rotors (16) zueinander versetzt angeordnet sind.Vane pump according to one of the preceding claims, characterized in that the control surfaces (22) are arranged offset from one another by an angle of 60 ° over the circumference of the rotor (16). Sperrflügelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Steuerflächen (22) eine identische Kontur besitzen.Vane pump according to one of the preceding claims, characterized in that all control surfaces (22) have an identical contour. Sperrflügelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Steuerflächen (22) zwischen der Umfangsfläche (20) des Rotors (16) und der Umfangswandung (26) des Gehäuses (12) gebildete Kammern (48) ein gleich großes Volumen aufweisen.Vane pump according to one of the preceding claims, characterized in that in the area of the control surfaces (22) between the peripheral surface (20) of the rotor (16) and the peripheral wall (26) of the housing (12), chambers (48) have the same volume . Sperrflügelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Sperrflügeln (30) zugeordneten Druckauslässe (34, 42) zu einem gemeinsamen Druckanschluß der Sperrflügelpumpe (10) zusammengeführt sind.Locking vane pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure outlets (34, 42) assigned to the locking wings (30) are brought together to form a common pressure connection of the locking vane pump (10). Sperrflügelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Sperrflügeln (30) zugeordneten Sauganschlüsse (36, 46) zu einem gemeinsamen Sauganschluß der Sperrflügelpumpe (10) zusammengeführt sind.Locking vane pump according to one of the preceding claims, characterized in that the suction connections (36, 46) assigned to the locking wings (30) are brought together to form a common suction connection of the locking vane pump (10). Sperrflügelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Umfangsfläche so ausgelegt ist, daß zu jedem Zeitpunkt der Rotation des Rotors (16) die Bedingung gilt, daß die Summe der Quadrate der radialen Positionen (h) eines gerade ausfahrenden Sperrflügels (30) und eines gerade einfahrenden Sperrflügels (30) konstant und gleich groß der Summe der Quadrate der maximalen (hmax) und minimalen (hmin) radialen Positionen der Sperrflügel (30) ist.Vane pump according to one of the preceding claims, characterized in that the contour of the circumferential surface is designed such that at any point in time when the rotor (16) rotates, the condition applies that the sum of the squares of the radial positions (h) of a straightly extending blocking vane ( 30) and a straight locking wing (30) is constant and equal to the sum of the squares of the maximum (h max ) and minimum (h min ) radial positions of the locking wings (30).
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