WO2007028688A1 - Verdrängerpumpe mit variablem fördervolumen - Google Patents

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WO2007028688A1
WO2007028688A1 PCT/EP2006/065127 EP2006065127W WO2007028688A1 WO 2007028688 A1 WO2007028688 A1 WO 2007028688A1 EP 2006065127 W EP2006065127 W EP 2006065127W WO 2007028688 A1 WO2007028688 A1 WO 2007028688A1
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WO
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cam ring
housing
rotor
pressure
bore
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PCT/EP2006/065127
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English (en)
French (fr)
Inventor
Günter DRASKOVITS
Original Assignee
Zf Lenksysteme Gmbh
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Publication date
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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 positive displacement pump with a variable delivery volume according to the preamble of claim 1.
  • a generic positive displacement pump is known from DE 199 42 466 A1.
  • the eccentricity between the rotor and the cam ring can be adjusted or adjusted by moving the cam ring or the cam ring within the housing.
  • the geometric delivery volume of the working chambers can thus be increased or decreased.
  • the term "geometric" delivery volume denotes the volume of the displacement pump delivered per revolution. With an adjustable vane pump the geometric delivery volume is determined by the difference between the smallest and largest cell. The volume of a single working chamber or cell changes due to the eccentricity between the rotor and the cam ring and / or due to the rotation of the rotor.
  • DE 199 42 466 A1 provides that two pressure chambers which are delimited and essentially opposite one another are formed between the housing and the cam ring.
  • a fluid pressure can be applied to the pressure chambers.
  • the cam ring is shifted depending on the pressure chamber to which the fluid pressure is applied, so that the geometric delivery volume is reduced or increased. It is provided that the cam ring is displaced at high speeds in such a way that the geometric delivery volume is reduced. Conversely, at low speeds, the cam ring is displaced in such a way that the geometric delivery volume increases.
  • the pressure chambers are supplied 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.
  • fluid connections which are each formed at least from a bore in the housing and a corresponding bore in the outer ring.
  • a control piston which is connected in a known manner via bores and channels to a pressure channel and a suction channel of the pump.
  • the control piston serves to regulate the eccentricity of the cam ring to the rotor, in that the control piston supplies fluid to the respective pressure chamber via the described fluid connections or allows fluid to flow out of the other pressure chamber.
  • the present invention has for its object to provide a positive displacement pump in which undefined pressure conditions in the radial gap between the outer ring and the housing due to leakage of the fluid connections leading to the pressure chambers are avoided, the positive displacement pump having a cost-optimized design with as few sealing points as possible should.
  • a relief bore is provided in order to relieve the radial gap between the housing and the outer ring of leakage liquid or leakage oil, resulting from the fluid connections to the pressure chambers, avoids undefined pressure conditions. A leak at other points in 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 area of the sealing of the pump, and on the other hand problems due to the undefined pressure conditions are avoided.
  • the high-pressure fluid which is supplied to the pressure chamber to be pressurized via the corresponding fluid connection, can still penetrate into the radial gap between the housing and the outer ring, but is discharged again through the relief bore. Since the high-pressure fluid has to 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 can practically not be avoided. However, the resulting undefined pressure ratios can be avoided on the basis of the solution according to the invention.
  • the relief bore leads from the radial gap into an area in which the pressure level of the pump suction side prevails.
  • the leakage liquid can thus flow out of the radial gap in a simple manner without further measures being necessary.
  • the area in which the pressure level of the pump suction side prevails can be, for example, the suction channel or the suction bore or an area connected to it.
  • a control piston which with the Pressure chambers are each connected via one of the fluid connections in such a way that the pressure chambers can be connected both to the operating pressure of the pump and to a container connection, the control piston having a region which is designed in such a way that it ensures a connection to the container connection in any position and the relief bore connects the radial gap to this area.
  • the relief bore thus advantageously leads to a relieved area of the control piston.
  • the region of the control piston which is designed in such a way that it guarantees a connection to the container connection in any position, can preferably be designed as a waist of the control piston.
  • the region can 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 any position.
  • an opening of the relief bore associated with the radial gap is arranged between the fluid connections leading to the pressure chambers.
  • a central or central arrangement of the opening between the two fluid connections has been found to be particularly suitable.
  • An arrangement of the opening of the relief bore associated with the radial gap in an area that connects to the fluid connections to the Pressure chambers adjacent or assigned to the respective openings of the bores of the fluid connections has proven to be particularly suitable for discharging escaping, high-pressure fluid from the radial gap and thus relieving it. Since the two fluid connections are alternately acted upon by the operating pressure of the pump, the arrangement of the relief bore centrally or centrally between the fluid connections has been found to be particularly suitable.
  • two or more relief bores can also be provided, the spatial arrangement of which with respect to the openings of the bores of the fluid connections opening into the radial gap can be selected accordingly advantageously.
  • FIG. 1 shows a section through a positive displacement pump according to the invention along the line l-l of FIG. 2.
  • FIG. 2 shows a section through the displacement pump according to the invention along the line M-II of FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a section through the positive displacement pump according to the invention along the line IM-III of FIG. 2.
  • 4 shows a section through the displacement pump according to the invention along the line IV-IV of FIG. 1.
  • the figures show an embodiment of a positive 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 from the general state of the art with regard to their basic mode of operation, for which purpose reference is made only to DE 199 42 466 A1 and DE 102 40 499 A1, for example. Therefore, only the features essential to the invention are described in more detail below.
  • the vane pump 1 shown 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 an intermediate ring) is inserted into the housing 2.
  • a rotor 4 is mounted in the outer ring 3 via a shaft 5.
  • the rotor 4 is surrounded by a cam ring 6.
  • the cam ring 6 roll on a flat 7 or a thickening of the outer ring 3 and thus move in an elliptical space 8 which is formed in the outer ring 3.
  • the cam ring 6 is adjustable or displaceable within the elliptical space 8.
  • Working chambers 10 defined by rotor elements or vanes 9 are formed between the rotor 4 and the cam ring 6. Moving the cam ring 6 changes the eccentricity between the rotor 4 and the cam ring 6, as a result of which the volume of the working chambers 10 and thus the geometric delivery volume of the vane pump 1 is determined.
  • the blades 9 are advanced and retracted in slots of the rotor 4.
  • a rear wing fluid pressure is used in a known manner, which acts essentially on the ends of the vanes 9 guided in the slots of the rotor 4.
  • the fluid supply to the rear wing area is ensured by bores and slots 11a, 11b in a control plate 12 and a housing or bearing cover 14.
  • the control plate 12 also has kidney-shaped slots 13 a, 13 b, which regulate the fluid inflow and outflow to the working chambers 10.
  • the bearing cover 14 is provided with a flat surface 15 which faces the rotor set (rotor 4, blades 9 and cam ring 6) and which ensures the sealing of the rotor set on the end face.
  • the bearing cover 14 has kidney-shaped slots 16a, 16b corresponding to the control plate 12.
  • the bearing cover 14 contains the main bearing of the pump consisting of two plain bearing bushes. A bearing consisting of ball and plain bearings can also be used. Alternatively, the main bearing can also be accommodated in the housing 2.
  • the cam ring 6 is pressed by a compression spring 17 in the direction of maximum deflection.
  • the compression spring 17 is mounted on the side and the necessary housing bore is preferably closed with a screw 18.
  • the pressure chambers 19, 20 are separated from one another in the lower region by the flattening 7 and in the upper region by a suitable sealing element 21. separates. A displacement of the cam ring 6 can thereby be brought about by pressurizing the two pressure chambers 19, 20.
  • a spring-loaded control piston 22 is provided, which is connected to the pressure chambers 19, 20 via fluid connections 23, 24.
  • the pressure chambers 19, 20 are pressurized via the fluid connections 23, 24 or fluid 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 from a bore 23a, 24a in the housing 2 and a bore 23b, 24b in the outer ring 3.
  • the pressure chambers 19, 20 can be connected by the control piston 22 alternately both to the operating pressure of the pump and to a container connection 32 or a suction channel 25.
  • the displacement of the cam ring 6 is achieved by the pressure difference occurring in the pressure chambers 19, 20.
  • a relief bore 26 is provided in order to relieve a radial gap 27 between the housing 2 and the outer ring 3 of leakage liquid.
  • the leakage liquid arises through the fluid connections 23, 24, which have to 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 are aligned with one another, so that a fluid flow is hampered as little as possible, nevertheless an injection of fluid into do not completely prevent the radial gap 27 between the housing 2 and the outer ring 3.
  • the relief bore 26 leads from the radial gap 27 in 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 in such a way that it guarantees a connection 29 to the container connection 32 in every position and the relief bore 26 connects the radial gap 27 to this region 28.
  • the area 28 is designed as a waist 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 leading into the radial gap 27 or 23b and 24b.
  • the relief bore 26 runs obliquely from a region of the outer ring 3 facing the bearing cover 14 to the control piston 22.
  • a seal 30 arranged between the bearing cover 14 and the housing 2 can be designed as a low-pressure seal.
  • the vane pump 1 has a pressure relief valve 31 which, when activated, moves the control piston 22 such that the cam ring 6 is displaced in the direction of reduced delivery.
  • the pressure relief valve 31 is integrated in the control piston 22, so that the pressure-relieved turned side of the pressure relief valve 31 is connected to the waist 28 of the control piston 22.
  • Fig. 3 also shows a pressure channel 33 which is connected to the spring-loaded end of the control piston 22. Since the principle of operation of the control piston 22 is sufficiently known from the prior art, this will not be discussed in more detail.
  • connection 29 of the waist 28 with the suction channel 25 results from an overview of FIG. 3 with FIG. 4.
  • the connection 29 can be made via a bore or, as provided in the exemplary embodiment, by connecting 29 through the casting core , through which the suction channel 25 is formed.

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Abstract

Eine Verdrängerpumpe mit variablem Fördervolumen, insbesondere eine einhubige Flügelzellenpumpe, zum Erzeugen eines Druckmittelstroms zu einem Verbraucher weist ein Gehäuse auf, in welchem ein Rotor gelagert ist. Der Rotor ist von einem Kurvenring umschlossen. Zwischen dem Rotor und dem Kurvenring sind durch Rotorelemente abgegrenzte Arbeitskammern ausgebildet, deren Volumen durch Veränderung der Exzentrität zwischen Rotor und Kurvenring einstellbar ist. Der Kurvenring ist von einem in dem Gehäuse angeordneten Außenring umgeben, welcher den Kurvenring freigängig hält. Zwischen dem Außenring und dem Kurvenring sind zwei Druckkammern ausgebildet, welche zur Verschiebung des Kurvenrings über Fluidverbindungen druckbeauf schlagbar sind. Die Fluidverbindungen sind jeweils wenigstens aus einer Bohrung im Gehäuse und einer korrespondierenden Bohrung im Außenring gebildet. Vorgesehen ist eine Entlastungsbohrung (26), um einen radialen Spalt (27) zwischen dem Gehäuse (2) und dem Außenring (3) von Leckflüssigkeiten der zu den Druckkammern führenden Fluidverbindungen zu entlasten.

Description

Beschreibung
Titel
VERDRÄNGERPUMPE MIT VARIABLEM FÖRDERVOLUMEN
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 FIu- iddruck 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 Fluidverbin- dungen, 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.
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 Außenring, 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 Fluidverbin- dung 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.
Von Vorteil ist es, wenn die Entlastungsbohrung von dem radialen Spalt in einen Bereich führt, 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 l-l der Fig. 2;
Fig. 2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Verdrängerpumpe gemäß der Linie M-Il der Fig. 1 ;
Fig. 3 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Verdrängerpumpe gemäß der Linie IM-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 ü- ber 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 Ex- zentrität 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, 11 b 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 ge- trennt. 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 druckabge- wandte 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.
Bezuqszeichen
1 Flügelzellenpumpe
2 Gehäuse
3 Außenring
4 Rotor
5 Welle
6 Kurvenring
7 Abflach u ng
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 Saugkanal
Entlastungsbohrung
Öffnung (26) radialer Spalt entlasteter Bereich des Steuerkolbens (Taillierung)
Verbindung
Dichtung
Druckbegrenzungsventil
Behälteranschluss
Druckkanal

Claims

Ansprüche
1. Verdrängerpumpe mit variablem Fördervolumen, insbesondere ein- hubige 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 Fluidver- bindungen jeweils wenigstens aus einer Bohrung im Gehäuse und einer korrespondierenden Bohrung im Außenring gebildet sind,
d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t , dass 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.
2. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1 , d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Entlastungsbohrung (26) von dem radialen Spalt (27) in einen
Bereich führt, in dem das Druckniveau der Pumpensaugseite herrscht.
3. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Entlastungsbohrung (26) in einen mit einem Saugkanal (25) verbundenen Bereich der Pumpe (1) mündet.
4. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Entlastungsbohrung (26) in den Saugkanal (25) mündet.
5. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t , 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 Behälter- anschluss (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 Behäl- teranschluss (32) gewährleistet und die Entlastungsbohrung (26) den radialen Spalt (27) mit diesem Bereich (28) verbindet.
6. Verdrängerpumpe nach Anspruch 5, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Bereich als Taillierung (28) des Steuerkolbens (22) ausgebildet ist.
7. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine dem radialen Spalt (27) zugeordnete Öffnung (26a) der Entlas- tungsbohrung (26) zwischen den beiden zu den Druckkammern (19,20) führenden
Fluidverbindungen (23,24) angeordnet ist.
8. Verdrängerpumpe nach Anspruch 7, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t , 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.
9. Verdrängerpumpe nach Anspruch 7 oder 8, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t , 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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