EP1043503A2 - Mengenregelbare Flügelzellenpumpe - Google Patents

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EP1043503A2
EP1043503A2 EP00105640A EP00105640A EP1043503A2 EP 1043503 A2 EP1043503 A2 EP 1043503A2 EP 00105640 A EP00105640 A EP 00105640A EP 00105640 A EP00105640 A EP 00105640A EP 1043503 A2 EP1043503 A2 EP 1043503A2
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EP
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housing
cam ring
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vane pump
rotor
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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
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/18—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
    • F04C14/22—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members
    • 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
    • F04C2/344—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 inner member
    • F04C2/3441—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 inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation
    • F04C2/3442—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 inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation the surfaces of the inner and outer member, forming the working space, being surfaces of revolution

Definitions

  • Known vane pumps of the generic type have a rotor in which Wings are slidably guided in radial slots. The outer Ends of the wings slide in a cam ring which encompasses the delivery space.
  • This The cam ring can be pivoted on one side in a housing in a fixed bearing stored. In the stationary state of the rotor, it is turned into a spring force Position of maximum funding pushed and held. Furthermore stands with the Hubring an actuator in engagement, the actuating force against the maximum Promotion directed spring force acts.
  • the cam ring is also on a Housing pivoted axle.
  • vane pumps with vanes arranged in the rotor, guided in radial slots, and a cam ring which is slidably mounted in the stationary housing.
  • a guide ring rotatably guided in the cam ring surrounds and rotates with the wings.
  • the conveying spaces are filled and pushed out of them via radial openings in the guide ring or to radially surrounding spaces in the lifting ring.
  • These spaces in the cam ring have openings in the plane of the guide surfaces, which lie against openings of channels in the stationary housing. This ensures a favorable radial inflow and outflow to and from the delivery rooms.
  • the invention is based, for a volume-adjustable vane pump the task to create a positive and non-positive bearing for the cam ring, which can be designed to be mechanically compact and low-friction.
  • FIG. 1 shows a section of a vane pump 1 designed according to the invention, which has the following basic structure:
  • vanes 5 are arranged so that they can be pushed.
  • the outer ends of the vanes 5 slide in the inner contour 6 of a cam ring 7 surrounding the rotor 4, which forms the delivery chamber 8 with the circumferential, volume-variable delivery chambers 9.
  • a pressure element 19 engages in the housing 10, which him towards - zero conveyance - against one in the housing 10
  • Actuating device 11 urges and holds it in engagement
  • the pressure element 19 can act by spring force or by applying pressure oil.

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Abstract

Um bei mengenregelbaren Flügelzellenpumpen, die als Schmiermittelpumpe im Schmiermittelkreislauf einer Brennkraftmaschine angeordnet sind, eine form- und kraftschlüssige Lagerung für den Hubring zu schaffen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, im Gehäuse eine offene Lagermulde anzuordnen, in welcher ein am Hubring radial angeformtes komplementäres Lagersegment schwenkbar gelagert ist und am Stellring eine resultierende Kraft stetig wirken zu lassen, welche durch die beim Umlauf des Rotors und beim Fördern wirkenden Kräfte und solche eines oder mehrerer Druckelemente bestimmt ist und eine solche Wirkrichtung aufweist, dass das Lagersegment in der Lagermulde des Gehäuses kraftschlüssig gehalten ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft mengenregelbare Flügelzellenpumpen gemäß der im Oberbegriff des Hauptanspruches beschriebenen Gattung.
Vorbekannte gattungsgemäße Flügelzellenpumpen weisen einen Rotor auf, in dem Flügel schubbeweglich in radialen Schlitzen geführt angeordnet sind. Die äußeren Enden der Flügel gleiten in einem Hubring, der den Förderraum umfaßt. Dieser Hubring ist in einem Gehäuse einseitig in einer ortsfesten Lagerstelle schwenkbar gelagert. Im stehenden Zustand des Rotors wird dieser mittels Federkraft in eine Stellung maximaler Förderung gedrängt und gehalten. Weiterhin steht mit dem Hubring ein Stellglied im Eingriff, dessen Stellkraft entgegen der auf maximale Förderung gerichteten Federkraft wirkt. Bei allen nachfolgend beschriebenen Ausführungen von Flügelzellenpumpen ist der Hubring ebenfalls auf einer im Gehäuse gelagerten Achse schwenkbar gelagert.
Vorbekannt ist es durch die Schriften US 2,318,292, Fig. 4 und DE 34 46 603, Fig. 3, daß bei Flügelzellenpumpen der vorbeschriebenen Art das Füllen und Ausschieben bzw. Fördern über radiale Öffnungen im Förderraum erfolgt. Ein Umlenken der Strömung erfolgt jeweils in einem radial am Fördergehäuse angrenzenden Raum des Hubringes aus oder hin zu axialen Öffnungen im Gehäuse, die nicht unmittelbar mit dem Förderraum in Verbindung stehen. Als axiale Öffnung kann auch eine hohlgebohrte und radial mit Öffnungen versehene Achse des Hubringes dienen.
Vorbekannt ist es durch die Schrift DE 40 114 671 C2 bei Flügelzellenpumpen, daß das Füllen und Ausschieben bzw. Fördern über radiale Öffnungen im Förderraum erfolgt. Hierzu sind die radialen Flächen des Hubringes um den Bereich der radialen Öffnungen geringe Spaltquerschnitte bildend und damit, ohne Berührung dichtend, gegenüber einer komplementären Innenkontur des Gehäuses ausgeführt. Die Außenkontur des Hubringes und die komplementäre Innenkontur des Gehäuses sind um den Bereich der Öffnungen in ihrer Form durch einen Radius, mit der Schwenkachse des Hubringes als Drehpunkt, definiert. Bei dieser Ausführung erfolgt ein Umlenken der Strömung in einem radial am Hubring angrenzenden Raum des Fördergehäuses.
Nachteilig ist bei dieser Ausführung, daß der Bereich des Überströmens von unter Förderdruck stehendem Öl vom Hubring zum Gehäuse nur über Spaltquerschnitte oder mittels kraftschlüssigen Dichtleisten abgedichtet werden kann. Die Größe des Spaltquerschnittes ist von einer Reihe von Maßtoleranzen abhhängig , die sich bei der Fertigung des Gehäuses und des Hubringes ergeben.
Vorbekannt sind auch Flügelzellenpumpen mit im Rotor, in radialen Schlitzen geführt angeordneten Flügel, und einem im ortsfest Gehäuse schiebbar gelagerten Hubring. Ein im Hubring drehbar geführter Führungsring umschließt die Flügel und lauft mit ihnen um. Mittels Verstellung des Hubringes wird die Exzentrizität des Führungsringes zur Achse des Rotors und damit in bekannter Weise die Fördermenge verändert. DD-Zeitschrift
Figure 00020001
Maschinenbautechnik 9 (1960); Heft 2 Seite 75 und 76; Bilder 5 bis 8. Das Füllen der Förderräume und das Ausschieben aus ihnen erfolgt über radiale Öffnungen im Führungsring aus oder zu radial umgebenden Räumen im Hubring. Diesen Räume im Hubring weisen Öffnungen in der Ebene der Führungsflächen auf, denen gegen Öffnungen von Kanälen im ortsfesten Gehäuse liegen. Damit ist ein günstiges radiales Zu- und Abströmen zu und von den Förderräumen gesichert.
Nachteilig ist bei dieser Ausführung, daß der Bereich des Überströmens von unter Förderdruck stehendem Öl vom Hubring zum Gehäuse nur über passungsbestimmte Spaltquerschnitte abgedichtet wird. Dabei wirkt der Förderdruck in Richtung einer Anlage auf der Saugseite, wodurch sich ein Spalt auf der Förderseite einstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine mengenregelbare Flügelzellenpumpe eine form- und kraftschlüssige Lagerung für den Hubring zu schaffen, die mechanisch kompakt und reibungsarm gestaltete werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches genannten Mittel gelöst.
Infolgedessen, daß der Hubring erfindungsgemäß im Gehäuse in einer nach innen offenen Lagermulde mit einem radial angeformten, komplementären Lagersegment schwenkbar gelagert ist, ergibt sich eine einfache form- und kraftschlüssige Lagerung für den Hubring. Der Kraftschluß in der Lagerung wird sowohl durch ein oder mehrere am Hubring angreifende Druckelemente als auch durch wirkende Kräfte zwischen Rotor und Hubring gesichert.
Merkmale der Unteransprüche werden im Rahmen der Beschreibung zusammen mit ihren Wirkungen und Vorteilen erläutert.
Anhand einer Zeichnung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Es zeigt:
Fig.1
eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe
Fig. 2
die Lagerung des Hubringes im Gehäuse in vergrößerter Darstellung.
In Fig.1 ist ein Ausschnitt einer erfindungsgemäß ausgestalteten Flügelzellenpumpe 1 dargestellt, die folgenden Grundaufbau aufweist:
In radialen Schlitzen 3 eines in einem Gehäuse 10 gelagerten Rotors 4 sind Flügel 5 schubbeweglich geführt angeordnet. Die äußeren Enden der Flügel 5 gleiten in der Innenkontur 6 eines den Rotor 4 umgebenden Hubringes 7, der den Förderraum 8 mit den umlaufenden, volumenveränderlichen Förderkammern 9 bildet.
Die Förderkammern 9 stehen in bekannter Weise beim Saug- und Fördervorgang über axiale oder radiale Saug- oder Druckschlitze mit der Saug- bzw. Druckseite in Verbindung. Der Innenbereich des Gehäuses 10 mit der Stelleinrichtung 11 ist druckentlastet.
Der Hubring 7 ist im Gehäuse 10 in einer einseitig offenen, durch eine Lagermulde 18 gebildete Lagerstelle des Gehäuses 10 mit einem radial angeformten, komplementären Lagersegment 73 schwenkbar gelagert. Dies ermöglicht eine einfache form- und kraftschlüssige Lagerung für den Hubring 7.
Der Hubring 7 weist ausgehend von dem Förderraum 8 radialgerichtete, mittig im Lagersegment 73 mündende Überströmquerschnitte 71 auf, die in Überströmkanäle 72 übergehen, welche in der Mitte der im Gehäuse 10 gebildeten Lagermulde 18 nach außen münden, siehe Fig. 2.
Die mittig im Lagersegment 73 mündenden Überströmkanäle 72 werden vorzugsweise von der Druckseite der Flügelzellenpumpe beaufschlagt, wobei dann Öffnungen 101 in der im Gehäuse 10 geformten Lagermulde 18 den Zulauf zum Druckkreis D bilden. Die Spaltquerschnitte zwischen Lagermulde 18 und Lagersegment 73 werden über den bzw. die Überströmkanäle 72 vom Drucköl beaufschlagt, womit eine gute Schmierung erzielt wird.
Erfindungsgemäß vorteilhaft kann der Außendurchmesser Ra des Lagersegmentes 73 geringfügig größer als der Innendurchmesser Rl der Lagermulde 18 im Gehäuse 10 sein. Die Spaltquerschnitte zwischen Lagermulde 18 und Lagersegment 73 ergeben sich in einer sichelförmigen Form. Es stellt sich ein Bereich mit Linienberührung an der Begrenzung der Überdeckung von Lagermulde 18 und Lagersegment 73 ein, der jedoch von dem im Spaltquerschnitt vorhandenen Drucköl beaufschlagt ist.
Die im Gehäuse 10 gegengelagerte schiebbare Kurve 12 ist mit einem nicht dargestellten Stellglied verbunden. Es verlagert die Kurve 12 gegenüber dem Abstützpunkt A7 des Hubringes 7 entgegen oder in Richtung der wirkenden Federkraft F in Abhängigkeit von Stellsignalen eines Druckregelkreises , letzerer nicht dargestelllt.
Die Federkraft F wirkt indirekt über die Kurve 12 der Stelleinrichtung 11 auf den Stellring 7 und verlagert diesen im nicht angetriebenen Zustand der Flügelzellenpumpe auf maximaler Förderung.
Am Hubring 7 greift ein im Gehäuse 10 gegengelagertes Druckelement 19 an, das ihn in Richtung - Null-Förderung - gegen eine im Gehäuse 10 gegengelagerte Stelleinrichtung 11 drängt und mit diesem in Eingriff hält, Das Druckelement 19 kann mittels Federkraft oder durch Beaufschlagen mit Drucköl wirken.
Der Rotor 4 sollte eine solche Drehrichtung aufweisen, bei der die resultierende Kraft des Reibmomentes zwischen Rotor 4 und Hubring 7 in Richtung der Stelleinrichtung 11 gerichtet ist.
Um das Lagersegment 73 des Stellringes 7 sicher in der Lagermulde 18 zu halten, müssen die bei Förderung von den Förderkammern 9 ausgehenden und beim Umlauf des Rotors 4 wirkenden Kräfte sowie Kräfte eines oder mehrerer Druckelemente 19 am Stellring 7 eine resultierende Kraft bilden, die in die Lagermulde 18 gerichtet ist.

Claims (6)

  1. Mengenregelbare Flügelzellenpumpe mit folgender Bauart:
    in einem Rotor sind in radialen Schlitzen Flügel schubbeweglich geführt angeordnet,
    die äußeren Enden der Flügel gleiten in einen, einen Förderraum umfassenden Hubring,
    der Hubring ist in einem Gehäuse einseitig in einer ortsfesten Lagerstelle des Gehäuses schwenkbar gelagert, wobei ihn eine Federkraft im stehenden Zustand des Rotors in eine Stellung maximaler Förderung drängt und hält,
    mit dem Hubring steht ein Stellglied im Eingriff, dessen Stellkraft entgegen der auf maximale Förderung gerichteten Federkraft (F) wirkt,
    gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    im Gehäuse (10) ist innen eine offene Lagermulde (18) angeordnet, in welcher ein am Hubring (7) radial angeformtes, komplementäres Lagersegment (73) schwenkbar gelagert ist,
    am Stellring (7) wirkt stetig eine resultierende Kraft, welche durch die beim Umlauf des Rotors (4) und beim Fördern wirkende Kräfte und solche eines oder mehrerer Druckelemente (19) bestimmt ist und eine solche Wirkrichtung aufweist, daß das Lagersegment (73) in der Lagermulde (18) des Gehäuses (10) kraftschlüssig gehalten ist.
  2. Mengenregelbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1;
    dadurch gekennzeichnet,
    daß am Hubring (7) ein Druckelement (19) angreift , das ihn in Richtung - Null - Förderung - gegen eine im Gehäuse (10) gegengelagerte Stelleinrichtung (11) drängt und mit diesem in Eingriff hält.
  3. Mengenregelbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1;
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Rotor (4) eine solche Drehrichtung aufweist, bei der die resultierende Kraft des Reibmomentes zwischen Rotor (4) und Hubring (7) in Richtung der Stelleinrichtung (11) gerichtet ist.
  4. Mengenregelbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1;
    dadurch gekennzeichnet
    daß der Hubring (7) radialgerichtete, mittig im Lagersegment (73) mündende Überströmkanäle (72) aufweist, denen in der Mitte der Lagermulde (18) Öffnungen (101) im Gehäuse (10) gegenüber angeordnet sind.
  5. Mengenregelbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die mittig im Lagersegment (73) mündenden Überströmquerschnitte (71) von den druckseitigen Förderkammern (9) beaufschlagt sind und die Überströmkanäle (72) in der im Gehäuse (10) geformten Lagermulde (18) den Zulauf zum Druckkreis (D) über die Öffnungen (101) bilden.
  6. Mengenregelbare Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Außendurchmesser (RA) Lagersegment (73) geringfügig größer ist als der Innendurchmesser (Rl) der Lagermulde (18) im Gehäuse (10).
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