EP1922487B1 - Verdrängerpumpe mit variablem fördervolumen - Google Patents

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EP1922487B1
EP1922487B1 EP06764316.3A EP06764316A EP1922487B1 EP 1922487 B1 EP1922487 B1 EP 1922487B1 EP 06764316 A EP06764316 A EP 06764316A EP 1922487 B1 EP1922487 B1 EP 1922487B1
Authority
EP
European Patent Office
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pressure
cam ring
positive displacement
fluid connections
housing
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP06764316.3A
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English (en)
French (fr)
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EP1922487A1 (de
Inventor
Günter DRASKOVITS
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.)
Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Original Assignee
Robert Bosch Automotive Steering GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Automotive Steering GmbH filed Critical Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Publication of EP1922487A1 publication Critical patent/EP1922487A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1922487B1 publication Critical patent/EP1922487B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Not-in-force legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/18Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
    • F04C14/22Control 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
    • F04C14/223Control 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 using a movable cam
    • F04C14/226Control 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 using a movable cam by pivoting the cam around an eccentric axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0042Systems for the equilibration of forces acting on the machines or pump
    • F04C15/0046Internal leakage control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30Rotary-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
    • F04C2/34Rotary-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
    • F04C2/344Rotary-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

Definitions

  • the invention relates to a displacement pump with variable displacement according to the preamble of claim 1.
  • a generic positive displacement pump is from the DE 199 42 466 A1 known.
  • the geometric displacement pump In the generic positive displacement pump can be adjusted or adjusted by a displacement of the cam ring or the cam ring within the housing, the eccentricity between the rotor and the cam ring. Thus, the geometric displacement of the working chambers can be increased or decreased.
  • the term "geometric" delivery volume refers to the per revolution funded volume of the positive displacement pump. In an adjustable vane pump, the geometric displacement is determined by the difference between the smallest and largest cell. The volume of a single working chamber or cell is changed by the eccentricity between the rotor and the cam ring and / or by the rotation of the rotor.
  • cam ring To adjust the cam ring is according to the DE 199 42 466 A1 provided that two mutually delimited and substantially opposite pressure chambers are formed between the housing and the cam ring.
  • the pressure chambers can be acted upon with a fluid pressure.
  • the cam ring is displaced correspondingly in dependence on the pressure chamber acted on by the fluid pressure, so that the geometric delivery volume is reduced or increased. It is provided that the cam ring is shifted at high speeds such that the geometric delivery volume is reduced. Conversely, it is provided at low speeds that the cam ring is moved so that increases the geometric displacement.
  • the supply of the pressure chambers with fluid via fluid connections which are each formed at least from a bore in the housing and a corresponding bore in the outer ring.
  • the boundary between two components namely the housing and the outer ring overcome.
  • fluid escapes or creates a leakage / leakage oil.
  • the leakage oil causes in the radial gap between the housing and the outer ring undefined pressure conditions, which can lead to leaks in other areas of the pump.
  • the leakage oil exits at a seal between the housing and a housing or bearing cap. Due to the leakage oil, the seal between the housing and the housing cover must be a high pressure seal. In principle, however, low-pressure seals are to be preferred, since they are much less critical and less demanding.
  • a control piston which is connected in a known manner via holes and channels with a pressure channel and a suction channel of the pump.
  • the control piston is used to control the eccentricity of the cam ring to the rotor by the control piston via the fluid connections described the respective pressure chamber supplies fluid or allows an outflow of fluid from the other pressure chamber.
  • the JP 2001 263264 A shows an adjustable vane pump.
  • the outer ring has a plurality of openings to relieve a radial gap between the housing and outer ring of leakage fluid.
  • the present invention has for its object to provide a positive displacement pump, are avoided in the undefined pressure conditions in the radial gap between the outer ring and the housing due to leakage fluids leading to the pressure chambers fluid connections, the positive displacement pump have a cost-optimized design with the least possible sealing points should.
  • a relief hole is provided to relieve the radial gap between the housing and the outer ring of leakage or leakage oil, resulting from the fluid connections to the pressure chambers.
  • undefined pressure ratios are avoided. Leakage at other points of the pump, resulting from the undefined pressure conditions in the radial gap between the housing and the outer ring, is thus avoided.
  • the seals adjacent to the radial gap or in connection with the radial gap for example the seal between the housing and a housing or bearing cover, can be designed as low-pressure seals which are less critical for the functioning of the pump than high-pressure seals.
  • the solution according to the invention thus makes it possible On the one hand to save costs in the field of sealing the pump, on the other hand problems due to the undefined pressure conditions are avoided.
  • the fluid under high pressure which is supplied via the corresponding fluid connection of the pressurizing pressure chamber, can continue to penetrate into the radial gap between the housing and the outer ring, but is discharged through the discharge hole again. Since the high-pressure fluid must overcome a boundary between two components, namely the housing and the outer ring, the penetration of a certain amount of fluid into the gap between the components is practically unavoidable. Due to the solution according to the invention, however, the resulting undefined pressure conditions can be avoided.
  • the relief bore leads from the radial gap into a region in which the pressure level of the pump suction side prevails.
  • the region in which the pressure level of the pump suction side prevails may be, for example, the suction channel or the suction hole or a region connected thereto.
  • a control piston which is connected to the pressure chambers via in each case one of the fluid connections in such a way that the pressure chambers can be mutually connected both to the operating pressure of the pump and to a container connection, wherein the control piston forms an area has, which is designed so that it ensures a connection to the container port in each position and the discharge hole connects the radial gap with this area.
  • the relief hole thus leads advantageously in a relieved area of the control piston.
  • the region of the control piston which is designed so that it ensures a connection to the container connection in each position, be formed as a waist of the control piston.
  • the region it is also possible for the region to be formed by a groove in the housing, which surrounds the control piston in such a way that this groove ensures a connection to the container connection in every position.
  • a radial gap associated with the opening of the relief hole between the fluid chambers leading to the pressure chambers is arranged.
  • a centric or central arrangement of the opening between the two fluid connections has been found to be particularly suitable.
  • An arrangement of the radial gap associated opening of the relief bore in a region adjacent to the fluid connections to the pressure chambers or associated with the respective openings of the bores of the fluid connections, has proven to be particularly Suitably exposed to discharge leaking, high-pressure fluid from the radial gap and thus to relieve this. Since the two fluid connections are mutually acted upon by the operating pressure of the pump, the arrangement of the relief bore has been found to be particularly suitable centrally or centrally between the fluid connections.
  • two or more relief holes can be provided, the spatial arrangement with respect to the opening into the radial gap openings of the bores of the fluid connections can be selected correspondingly advantageous.
  • the figures show an embodiment of a displacement pump 1 according to the invention with a variable delivery volume as a single-stroke vane pump.
  • Single-stroke vane pumps are well known in terms of their basic operation from the general state of the art, including only for example on the DE 199 42 466 A1 as well as the DE 102 40 499 A1 is referenced. Below, therefore, only the features essential to the invention are shown in more detail.
  • the illustrated vane pump 1 is designed to generate a pressure medium flow for a power steering device of a motor vehicle.
  • the vane pump 1 has a housing 2.
  • an outer ring 3 also referred to as intermediate ring
  • a rotor 4 is mounted via a shaft 5.
  • the rotor 4 is surrounded by a cam ring 6.
  • the cam ring 6 to roll on a flattening 7 and a thickening of the outer ring 3 and thus in an elliptical space 8, which is formed in the outer ring 3, move.
  • the cam ring 6 is adjustable or displaceable within the elliptical space 8. Between the rotor 4 and the cam ring 6 9 delimited working chambers 10 are formed via rotor elements or wings. By a displacement of the cam ring 6 changes the eccentricity between the rotor 4 and the cam ring 6, whereby the volume of the working chambers 10 and thus the geometric displacement of the vane pump 1 is determined.
  • the fluid supply of the rear wing area is ensured by bores and slots 11a, 11b in a control plate 12 and a housing or bearing cap 14.
  • the control plate 12 also has kidney-shaped slots 13a, 13b, which control the fluid inlet and outlet to the working chambers 10.
  • the bearing cap 14 is provided with a rotor surface (rotor 4, wing 9 and cam ring 6) facing flat surface 15, which ensures the frontal sealing of the rotor set.
  • the bearing cap 14 has 12 corresponding kidney-shaped slots 16 a, 16 b to the control plate.
  • the bearing cap 14 contains in a preferred embodiment, the main bearing of the pump consisting of two plain bearing bushes. Optionally, a bearing of ball and plain bearings can be used. Alternatively, the main storage can be accommodated in the housing 2.
  • Fig. 1 results, the cam ring 6 pressed by a compression spring 17 in the direction of maximum deflection.
  • the compression spring 17 is mounted laterally and the necessary housing bore preferably closed with a screw 18.
  • the pressure chambers 19, 20 are separated in the lower region by the flattening 7 and in the upper region by a suitable sealing element 21 from each other. This can be caused by pressurization of the two pressure chambers 19, 20, a displacement of the cam ring 6.
  • a spring-loaded control piston 22 is provided, which is connected via fluid connections 23, 24 with the pressure chambers 19, 20.
  • the pressure chambers 19, 20 are pressurized via the fluid connections 23, 24 or can flow out of the pressure-relieved pressure chamber 19, 20 via the fluid connections 23, 24.
  • the fluid connections 23, 24 are each formed in the embodiment of a bore 23 a, 24 a in the housing 2 and a bore 23 b, 24 b in the outer ring 3.
  • the pressure chambers 19, 20 can be mutually connected by the control piston 22 both with the operating pressure of the pump and with a container port 32 and a suction channel 25. Due to the resulting pressure difference in the pressure chambers 19, 20, the displacement of the cam ring 6 is achieved.
  • a relief bore 26 is provided, to relieve a radial gap 27 between the housing 2 and the outer ring 3 of leakage.
  • the leakage liquid is formed by the fluid connections 23, 24, which must overcome the boundary between two components, namely the housing 2 and the outer ring 3.
  • the bores 23a and 23b, which form the fluid connection 23, or the bores 24a and 24b, which form the fluid connection 24, correspond or align with each other, so that a fluid flow is impeded as little as possible, but can be an injection of fluid in the radial gap 27 between the housing 2 and the outer ring 3 does not completely prevent.
  • the relief bore 26 leads from the radial gap 27 into a relieved area of the vane pump 1 in which the pressure level of the pump suction side prevails.
  • This area can be, for example, the container connection 32, the suction channel 25 or an area connected to the suction channel 25.
  • the control piston 22 has a region 28 which is designed such that it ensures a connection 29 to the container port 32 in each position and the relief bore 26 connects the radial gap 27 with this region 28.
  • the region 28 is formed as a sidecut of the control piston 22.
  • an opening 26a of the relief bore 26 assigned to the radial gap 27 is centered between the two fluid connections 23, 24 leading to the pressure chambers 19, 20 and the openings of the bores 23a and 24a or 23b and 24b leading into the radial gap 27 arranged.
  • the relief bore 26 extends obliquely from a bearing cover 14 facing portion of the outer ring 3 to the control piston 22nd
  • a arranged between the bearing cap 14 and the housing 2 seal 30 may be formed as a low pressure seal.
  • Fig. 3 shows, the vane pump 1, a pressure relief valve 31, which in response to the control piston 22 moves so that the cam ring 6 is moved in the direction of reduced promotion.
  • the pressure relief valve 31 is integrated in the control piston 22, so that the pressure-remote side of the pressure relief valve 31 is connected to the sidecut 28 of the control piston 22.
  • Fig. 3 also shows a pressure channel 33, which communicates with the spring-loaded end of the control piston 22. Since the basic operation of the control piston 22 is well known from the prior art, will not be discussed in detail.
  • connection 29 can be produced via a bore or, as provided in the exemplary embodiment, in that the connection 29 is formed by the casting core through which the suction channel 25 is formed.

Landscapes

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  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe mit variablem Fördervolumen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Eine gattungsgemäße Verdrängerpumpe ist aus der DE 199 42 466 A1 bekannt.
  • In der Praxis wird in Arbeitssystemen mit hydraulischen Verbrauchern, beispielsweise einer Servolenkeinrichtung von Kraftfahrzeugen, üblicherweise mit Konstantpumpen gearbeitet. Die durch den Antrieb der Pumpe über die Brennkraftmaschine des Fahrzeugs drehzahlbedingt anfallenden Überschussmengen werden entspannt und auf die Saugseite der Pumpe zurückgeleitet, womit insbesondere bei höheren Drehzahlen erhebliche Verluste und Wärmebelastungen verbunden sind. Diese werden aber in Kauf genommen, um im Bedarfsfall jederzeit dem maximalen Verbraucherbedarf entsprechende, große Volumenströme zur Verfügung zu haben und damit eine verzögerungsfreie Beaufschlagung der jeweiligen hydraulischen Verbraucher sicherzustellen.
  • Bei der gattungsgemäßen Verdrängerpumpe kann durch eine Verschiebung des Kurvenrings bzw. des Hubrings innerhalb des Gehäuses die Exzentrität zwischen dem Rotor und dem Kurvenring verstellt bzw. eingestellt werden. Somit kann das geometrische Fördervolumen der Arbeitskammern vergrößert bzw. verkleinert werden. Der Begriff "geometrisches" Fördervolumen bezeichnet das pro Umdrehung geförderte Volumen der Verdrängerpumpe. Bei einer verstellbaren Flügelzellenpumpe wird das geometrische Fördervolumen durch die Differenz zwischen der kleinsten und größten Zelle bestimmt. Das Volumen einer einzelnen Arbeitskammer bzw. Zelle ändert sich durch die Exzentrität zwischen dem Rotor und dem Kurvenring und/oder durch das Drehen des Rotors.
  • Zur Verstellung des Kurvenringes ist gemäß der DE 199 42 466 A1 vorgesehen, dass zwischen dem Gehäuse und dem Kurvenring zwei zueinander abgegrenzte und im wesentlichen gegenüberliegende Druckkammern ausgebildet sind. Die Druckkammern können dabei mit einem Fluiddruck beaufschlagt werden. Der Kurvenring wird in Abhängigkeit der mit dem Fluiddruck beaufschlagten Druckkammer entsprechend verschoben, so dass das geometrische Fördervolumen verkleinert oder vergrößert wird. Dabei ist vorgesehen, dass der Kurvenring bei hohen Drehzahlen derart verschoben wird, dass sich das geometrische Fördervolumen verkleinert. Umgekehrt ist bei geringen Drehzahlen vorgesehen, dass der Kurvenring derart verschoben wird, dass sich das geometrische Fördervolumen vergrößert.
  • Die Versorgung der Druckkammern mit Fluid erfolgt über Fluidverbindungen, die jeweils wenigstens aus einer Bohrung im Gehäuse und einer korrespondierenden Bohrung im Außenring gebildet sind. Somit muss das Fluid, um in die entsprechende Druckkammer gelangen zu können bzw. aus der entsprechenden Druckkammer zurückströmen zu können, die Grenze zwischen zwei Bauteilen, nämlich dem Gehäuse und dem Außenring überwinden. Dadurch dringt Fluid aus bzw. es entsteht eine Leckflüssigkeit/Lecköl. Das Lecköl bewirkt in dem radialen Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Außenring undefinierte Druckverhältnisse, welche zu Undichtigkeiten in anderen Bereichen der Pumpe führen können. Es besteht beispielsweise die Gefahr, dass das Lecköl an einer Dichtung zwischen dem Gehäuse und einem Gehäuse- bzw. Lagerdeckel austritt. Aufgrund des Lecköls muss die Dichtung zwischen dem Gehäuse und dem Gehäusedeckel eine Hochkdruckabdichtung sein. Prinzipiell sind Niederdruckabdichtungen jedoch zu bevorzugen, da diese deutlich unkritischer und anspruchsloser sind.
  • In der gattungsgemäßen Schrift ist ein Steuerkolben vorgesehen, der in bekannter Weise über Bohrungen und Kanäle mit einem Druckkanal und einem Saugkanal der Pumpe verbunden ist. Der Steuerkolben dient dabei der Regelung der Exzentrität des Kurvenrings zu dem Rotor, indem der Steuerkolben über die beschriebenen Fluidverbindungen der jeweiligen Druckkammer Fluid zuführt bzw. ein Abströmen von Fluid aus der anderen Druckkammer ermöglicht.
  • Die JP 2001 263264 A zeigt eine verstellbare Flügelzellenpumpe. Der Außenring weist mehrere Durchbrüche auf, um einen radialen Spalt zwischen Gehäuse und Außenring von Leckageflüssigkeit zu entlasten.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdrängerpumpe zu schaffen, bei der undefinierte Druckverhältnisse in dem radialen Spalt zwischen dem Außenring und dem Gehäuse aufgrund von Leckflüssigkeiten der zu den Druckkammern führenden Fluidverbindungen vermieden werden, wobei die Verdrängerpumpe einen kostenoptimierten Aufbau mit möglichst wenig Dichtstellen aufweisen soll.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Anspruch 1 gelöst.
  • Dadurch, dass eine Entlastungsbohrung vorgesehen ist, um den radialen Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Außenring von Leckflüssigkeit bzw. Lecköl, resultierend aus den Fluidverbindungen zu den Druckkammern, zu entlasten, werden undefinierte Druckverhältnisse vermieden. Eine Undichtigkeit an anderen Stellen der Pumpe, resultierend aus den undefinierten Druckverhältnissen in dem radialen Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Au-ßenring, wird somit vermieden. Des weiteren können die an den radialen Spalt angrenzenden bzw. in Verbindung mit dem radialen Spalt stehenden Abdichtungen, beispielsweise die Abdichtung zwischen dem Gehäuse und einem Gehäuse- bzw. Lagerdeckel als Niederdruckabdichtungen ausgebildet werden, welche für die Funktionsweise der Pumpe unkritischer sind als Hochdruckabdichtungen. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es somit einerseits Kosten im Bereich der Abdichtung der Pumpe einzusparen, andererseits werden Probleme aufgrund der undefinierten Druckverhältnisse vermieden. Das unter Hochdruck stehende Fluid, welches über die entsprechende Fluidverbindung der druckzubeaufschlagenden Druckkammer zugeführt wird, kann zwar weiterhin in den radialen Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Außenring eindringen, wird jedoch durch die Entlastungsbohrung wieder abgeführt. Da das unter Hochdruck stehende Fluid eine Grenze zwischen zwei Bauteilen, nämlich dem Gehäuse und dem Außenring überwinden muss, lässt sich das Eindringen einer gewissen Menge an Fluid in den Spalt zwischen den Bauteilen praktisch nicht vermeiden. Vermeiden lassen sich aufgrund der erfindungsgemäßen Lösung jedoch daraus resultierende undefinierte Druckverhältnisse.
  • Erfindungsgemäß führt die Entlastungsbohrung von dem radialen Spalt in einen Bereich, in dem das Druckniveau der Pumpensaugseite herrscht. Somit kann die Leckflüssigkeit in einfacher Weise aus dem radialen Spalt abströmen, ohne dass weitere Maßnahmen notwendig wären. Bei dem Bereich, in dem das Druckniveau der Pumpensaugseite herrscht, kann es sich beispielsweise um den Saugkanal bzw. die Saugbohrung oder einen damit verbundenen Bereich handeln.
  • Von Vorteil ist es, wenn ein Steuerkolben vorgesehen ist, der mit den Druckkammern über jeweils eine der Fluidverbindungen derart verbunden ist, dass die Druckkammern wechselseitig sowohl mit dem Betriebsdruck der Pumpe als auch mit einem Behälteranschluss verbindbar sind, wobei der Steuerkolben einen Bereich aufweist, der so gestaltet ist, dass dieser in jeder Position eine Verbindung zum Behälteranschluss gewährleistet und die Entlastungsbohrung den radialen Spalt mit diesem Bereich verbindet.
  • Die Entlastungsbohrung führt somit in vorteilhafter Weise in einen entlasteten Bereich des Steuerkolbens.
  • In Versuchen hat sich dies als besonders geeignet herausgestellt, um Leckflüssigkeit aus dem radialen Spalt abzuführen. Vorzugsweise kann der Bereich des Steuerkolbens, der so gestaltet ist, dass dieser in jeder Position eine Verbindung zum Behälteranschluss gewährleistet, als Taillierung des Steuerkolbens ausbildet sein. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass der Bereich durch eine Nut im Gehäuse ausgebildet ist, welche den Steuerkolben derart umgibt, dass diese Nut in jeder Position eine Verbindung zum Behälteranschluss gewährleistet.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass eine dem radialen Spalt zugeordnete Öffnung der Entlastungsbohrung zwischen den zu den Druckkammern führenden Fluidverbindungen angeordnet ist. Eine zentrische bzw. mittige Anordnung der Öffnung zwischen den beiden Fluidverbindungen hat sich hierbei als besonders geeignet herausgestellt.
  • Eine Anordnung der dem radialen Spalt zugeordneten Öffnung der Entlastungsbohrung in einem Bereich, der an die Fluidverbindungen zu den Druckkammern angrenzt bzw. den jeweiligen Öffnungen der Bohrungen der Fluidverbindungen zugeordnet ist, hat sich als besonders geeignet herausgestellt, um austretendes, unter Hochdruck stehendes Fluid aus dem radialen Spalt abzuführen und diesen somit zu entlasten. Da die beiden Fluidverbindungen jeweils wechselseitig mit dem Betriebsdruck der Pumpe beaufschlagt sind, hat sich die Anordnung der Entlastungsbohrung zentrisch bzw. mittig zwischen den Fluidverbindungen als besonders geeignet herausgestellt.
  • In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung können auch zwei oder mehr Entlastungsbohrungen vorgesehen sein, deren räumliche Anordnung bezüglich der in den radialen Spalt mündenden Öffnungen der Bohrungen der Fluidverbindungen entsprechend vorteilhaft gewählt werden kann.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen. Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipmäßig dargestellt.
  • Es zeigt:
  • Fig. 1
    einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Verdrängerpumpe gemäß der Linie I-I der Fig. 2;
    Fig. 2
    einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Verdrängerpumpe gemäß der Linie II-II der Fig. 1;
    Fig. 3
    einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Verdrängerpumpe gemäß der Linie III-III der Fig. 2; und
    Fig. 4
    einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Verdrängerpumpe gemäß der Linie IV-IV der Fig. 1.
  • Die Figuren zeigen eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe 1 mit variablem Fördervolumen als einhubige Flügelzellenpumpe. Einhubige Flügelzellenpumpen sind hinsichtlich ihrer prinzipiellen Funktionsweise aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt, wozu nur beispielsweise auf die DE 199 42 466 A1 sowie die DE 102 40 499 A1 verwiesen wird. Nachfolgend werden daher lediglich die für die Erfindung wesentlichen Merkmale näher dargestellt. Die dargestellte Flügelzellenpumpe 1 ist zum Erzeugen eines Druckmittelstroms für eine Servolenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs ausgebildet.
  • Wie aus den Figuren ersichtlich ist, weist die Flügelzellenpumpe 1 ein Gehäuse 2 auf. In das Gehäuse 2 ist ein Außenring 3 (auch als Zwischenring bezeichnet) eingesetzt. In dem Außenring 3 ist ein Rotor 4 über eine Welle 5 gelagert. Der Rotor 4 ist von einem Kurvenring 6 umgeben. Der Kurvenring 6 sich auf einer Abflachung 7 bzw. einer Verdickung des Außenrings 3 abrollen und sich somit in einem elliptischem Raum 8, der im Außenring 3 gebildet ist, bewegen.
  • Der Kurvenring 6 ist innerhalb des elliptischen Raumes 8 verstellbar bzw. verschiebbar. Zwischen dem Rotor 4 und dem Kurvenring 6 sind über Rotorelemente bzw. Flügel 9 abgegrenzte Arbeitskammern 10 ausgebildet. Durch ein Verschieben des Kurvenringes 6 verändert sich die Exzentrität zwischen dem Rotor 4 und dem Kurvenring 6, wodurch das Volumen der Arbeitskammern 10 und somit das geometrische Fördervolumen der Flügelzellenpumpe 1 bestimmt wird.
  • Wenn der Rotor 4 angetrieben wird, werden die Flügel 9 in Schlitzen des Rotors 4 vorgeschoben und zurückgezogen. Hierfür wird in bekannter Weise ein Hinterflügelfluiddruck verwendet, der im wesentlichen auf die Enden der in den Schlitzen des Rotors 4 geführten Flügel 9 einwirkt.
  • In bekannter Weise wird die Fluidversorgung des Hinterflügelbereichs durch Bohrungen und Schlitze 11a, 11b in einer Steuerplatte 12 und einem Gehäuse- bzw. Lagerdeckel 14 sichergestellt. Die Steuerplatte 12 weist ferner nierenförmige Schlitze 13a, 13b auf, die den Fluidzu- und -abfluss zu den Arbeitskammern 10 regeln. Der Lagerdeckel 14 ist mit einer dem Rotorensatz (Rotor 4, Flügel 9 und Kurvenring 6) zugewandten ebenen Fläche 15, die die stirnseitige Abdichtung des Rotorensatzes sicherstellt, versehen. Der Lagerdeckel 14 weist zu der Steuerplatte 12 korrespondierende nierenförmige Schlitze 16a, 16b auf. Der Lagerdeckel 14 enthält in einer bevorzugten Ausführung die Hauptlagerung der Pumpe bestehend aus zwei Gleitlagerbuchsen. Wahlweise kann auch eine Lagerung aus Kugel- und Gleitlagern eingesetzt werden. Alternativ dazu kann die Hauptlagerung auch im Gehäuse 2 untergebracht werden.
  • Wie sich aus Fig. 1 ergibt, wird der Kurvenring 6 durch eine Druckfeder 17 in Richtung maximaler Auslenkung gedrückt. Die Druckfeder 17 wird seitlich montiert und die notwendige Gehäusebohrung bevorzugt mit einer Schraube 18 verschlossen.
  • Zwischen dem Außenring 3 und dem Kurvenring 6 sind zwei im Querschnitt sichelförmige Druckkammern 19, 20 ausgebildet. Die Druckkammern 19, 20 werden im unteren Bereich durch die Abflachung 7 und im oberen Bereich durch ein geeignetes Dichtelement 21 voneinander getrennt. Dadurch kann über Druckbeaufschlagung der beiden Druckkammern 19, 20 eine Verschiebung des Kurvenringes 6 herbeigeführt werden.
  • Wie den Figuren 1 und 2 ferner zu entnehmen ist, ist ein federbelasteter Steuerkolben 22 vorgesehen, der über Fluidverbindungen 23, 24 mit den Druckkammern 19, 20 verbunden ist. Zur Verschiebung des Kurvenrings 6 werden die Druckkammern 19, 20 über die Fluidverbindungen 23, 24 druckbeaufschlagt bzw. kann über die Fluidverbindungen 23, 24 Fluid aus der druckentlasteten Druckkammer 19, 20 abströmen. Die Fluidverbindungen 23, 24 sind im Ausführungsbeispiel jeweils aus eine Bohrung 23a, 24a im Gehäuse 2 und einer Bohrung 23b, 24b im Außenring 3 gebildet. Die Druckkammern 19, 20 können durch den Steuerkolben 22 wechselseitig sowohl mit dem Betriebsdruck der Pumpe als auch mit einem Behälteranschluss 32 bzw. einem Saugkanal 25 verbunden werden. Durch die entstehende Druckdifferenz in den Druckkammern 19, 20 wird die Verschiebung des Kurvenrings 6 erreicht.
  • Erfindungsgemäß ist eine Entlastungsbohrung 26 vorgesehen, um einen radialen Spalt 27 zwischen dem Gehäuse 2 und dem Außenring 3 von Leckflüssigkeit zu entlasten. Die Leckflüssigkeit entsteht dabei durch die Fluidverbindungen 23, 24, welche die Grenze zwischen zwei Bauteilen, nämlich dem Gehäuse 2 und dem Außenring 3, überwinden müssen. Die Bohrungen 23a und 23b, welche die Fluidverbindung 23 bilden, bzw. die Bohrungen 24a und 24b, welche die Fluidverbindung 24 bilden, korrespondieren bzw. fluchten zwar miteinander, so dass ein Fluidstrom möglichst wenig behindert wird, trotzdem lässt sich ein Einspritzen von Fluid in den radialen Spalt 27 zwischen dem Gehäuse 2 und dem Außenring 3 nicht vollständig verhindern. Die Entlastungsbohrung 26 führt von dem radialen Spalt 27 in einen entlasteten Bereich der Flügelzellenpumpe 1, in dem das Druckniveau der Pumpensaugseite herrscht. Bei diesem Bereich kann es sich beispielsweise um den Behälteranschluss 32, den Saugkanal 25 oder einen mit dem Saugkanal 25 verbundenen Bereich handeln. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Steuerkolben 22 einen Bereich 28 aufweist, der so gestaltet ist, dass dieser in jeder Position eine Verbindung 29 zum Behälteranschluss 32 gewährleistet und die Entlastungsbohrung 26 den radialen Spalt 27 mit diesem Bereich 28 verbindet. Der Bereich 28 ist dabei als Taillierung des Steuerkolbens 22 ausgebildet.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist eine dem radialen Spalt 27 zugeordnete Öffnung 26a der Entlastungsbohrung 26 zentrisch zwischen den beiden zu den Druckkammern 19, 20 führenden Fluidverbindungen 23, 24 bzw. den Öffnungen der in den radialen Spalt 27 führenden Bohrungen 23a und 24a bzw. 23b und 24b angeordnet.
  • Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, verläuft die Entlastungsbohrung 26 schräg von einem dem Lagerdeckel 14 zugewandten Bereichs des Außenrings 3 zu dem Steuerkolben 22.
  • Eine zwischen dem Lagerdeckel 14 und dem Gehäuse 2 angeordnete Dichtung 30 kann als Niederdruckabdichtung ausgebildet sein.
  • Wie sich aus Fig. 3 ergibt, weist die Flügelzellenpumpe 1 ein Druckbegrenzungsventil 31 auf, welches beim Ansprechen den Steuerkolben 22 so bewegt, dass der Kurvenring 6 in Richtung reduzierter Förderung verschoben wird. In der bevorzugten Ausführung ist das Druckbegrenzungsventil 31 im Steuerkolben 22 integriert, so dass die druckabgewandte Seite des Druckbegrenzungsventils 31 mit der Taillierung 28 des Steuerkolbens 22 verbunden ist.
  • Fig. 3 zeigt außerdem einen Druckkanal 33, der in Verbindung mit dem federbelasteten Ende des Steuerkolbens 22 steht. Da die prinzipielle Funktionsweise des Steuerkolbens 22 aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt ist, wird hierauf nicht näher eingegangen.
  • Die Verbindung 29 der Taillierung 28 mit dem Saugkanal 25 ergibt sich aus einer Zusammenschau der Fig. 3 mit der Fig. 4. Die Verbindung 29 kann über eine Bohrung hergestellt werden oder, wie im Ausführungsbeispiel vorgesehen, dadurch, dass die Verbindung 29 durch den Gießkern, durch welchen der Saugkanal 25 gebildet wird, entsteht.
  • Bezugszeichen
  • 1
    Flügelzellenpumpe
    2
    Gehäuse
    3
    Außenring
    4
    Rotor
    5
    Welle
    6
    Kurvenring
    7
    Abflachung
    8
    elliptischer Raum
    9
    Flügel
    10
    Arbeitskammern
    11a,b
    Schlitze
    12
    Steuerplatte
    13a,b
    Schlitze
    14
    Lagerdeckel
    15
    ebene Fläche
    16a,b
    Schlitze
    17
    Druckfeder
    18
    Schraube
    19
    Druckkammer
    20
    Druckkammer
    21
    Dichtelement
    22
    Steuerkolben
    23
    Fluidverbindung
    23a
    Bohrung im Gehäuse
    23b
    Bohrung im Außenring
    24
    Fluidverbindung
    24a
    Bohrung im Gehäuse
    24b
    Bohrung im Außenring
    25
    Saugkanal
    26
    Entlastungsbohrung
    26a
    Öffnung (26)
    27
    radialer Spalt
    28
    entlasteter Bereich des Steuerkolbens (Taillierung)
    29
    Verbindung
    30
    Dichtung
    31
    Druckbegrenzungsventil
    32
    Behälteranschluss
    33
    Druckkanal

Claims (8)

  1. Verdrängerpumpe mit variablem Fördervolumen, insbesondere einhubige Flügelzellenpumpe, zum Erzeugen eines Druckmittelstroms zu einem Verbraucher, mit einem Gehäuse, in welchem ein Rotor gelagert ist, mit einem den Rotor umschließenden Kurvenring und mit zwischen dem Rotor und dem Kurvenring durch Rotorelemente abgegrenzten Arbeitskammern, deren Volumen durch Veränderung der Exzentrität zwischen Rotor und Kurvenring einstellbar ist, wobei der Kurvenring von einem in dem Gehäuse angeordneten Außenring umgeben ist, welcher den Kurvenring freigängig hält, wobei zwischen dem Außenring und dem Kurvenring zwei Druckkammern ausgebildet sind, welche zur Verschiebung des Kurvenrings über Fluidverbindungen druckbeaufschlagbar sind, wobei die Fluidverbindungen jeweils wenigstens aus einer Bohrung im Gehäuse und einer korrespondierenden Bohrung im Außenring gebildet sind, wobei eine Entlastungsbohrung (26) vorgesehen ist, um einen radialen Spalt (27) zwischen dem Gehäuse (2) und dem Außenring (3) von Leckflüssigkeiten der zu den Druckkammern (19,20) führenden Fluidverbindungen (23,24) zu entlasten,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungsbohrung (26) von dem radialen Spalt (27) in einen Bereich führt, in dem das Druckniveau der Pumpensaugseite herrscht.
  2. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Entlastungsbohrung (26) in einen mit einem Saugkanal (25) verbundenen Bereich der Pumpe (1) mündet.
  3. Verdrängerpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Entlastungsbohrung (26) in den Saugkanal (25) mündet.
  4. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Steuerkolben (22) vorgesehen ist, der mit den Druckkammern (19,20) über jeweils eine der Fluidverbindungen (23,24) derart verbunden ist, dass die Druckkammern (19,20) wechselseitig sowohl mit dem Betriebsdruck der Pumpe (1) als auch mit einem Behälteranschluss (32) verbindbar sind, wobei der Steuerkolben (22) einen Bereich (28) aufweist, der so gestaltet ist, dass dieser in jeder Position des Steuerkolbens (22) eine Verbindung (29) zu einem Behälteranschluss (32) gewährleistet und die Entlastungsbohrung (26) den radialen Spalt (27) mit diesem Bereich (28) verbindet.
  5. Verdrängerpumpe nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Bereich als Taillierung (28) des Steuerkolbens (22) ausgebildet ist.
  6. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine dem radialen Spalt (27) zugeordnete Öffnung (26a) der Entlastungsbohrung (26) zwischen den beiden zu den Druckkammern (19,20) führenden Fluidverbindungen (23,24) angeordnet ist.
  7. Verdrängerpumpe nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Öffnung (26a) der Entlastungsbohrung (26) zwischen den in den radialen Spalt (27) führenden Bohrungen (23a und 24a bzw. 23b und 24b) der beiden Fluidverbindungen (23,24) angeordnet ist.
  8. Verdrängerpumpe nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Öffnung (26a) der Entlastungsbohrung (26) zentrisch zwischen den Bohrungen (23a und 24a bzw. 23b und 24b) der beiden Fluidverbindungen (23,24) angeordnet ist.
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