WO2015181207A1 - Flügelzellenpumpe - Google Patents

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WO2015181207A1
WO2015181207A1 PCT/EP2015/061653 EP2015061653W WO2015181207A1 WO 2015181207 A1 WO2015181207 A1 WO 2015181207A1 EP 2015061653 W EP2015061653 W EP 2015061653W WO 2015181207 A1 WO2015181207 A1 WO 2015181207A1
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WO
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wings
vane pump
guide ring
rotor
pump according
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/061653
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English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Prinzhorn
Original Assignee
Magna Powertrain Bad Homburg GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Magna Powertrain Bad Homburg GmbH filed Critical Magna Powertrain Bad Homburg GmbH
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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
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
    • F01C21/0818—Vane tracking; control therefor
    • F01C21/0827—Vane tracking; control therefor by mechanical means
    • F01C21/0836—Vane tracking; control therefor by mechanical means comprising guiding means, e.g. cams, rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
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    • F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
    • F01C21/0818—Vane tracking; control therefor
    • F01C21/0854—Vane tracking; control therefor by fluid means
    • F01C21/0863—Vane tracking; control therefor by fluid means the fluid being the working fluid

Definitions

  • the invention relates to a vane pump with a rotor having substantially radial vane slots, in which vanes are guided radially displaceable, and with a guide ring, which constitutes a forced guidance for the wings.
  • the invention further relates to a method for operating such a vane pump.
  • a vane pump which consists of an outer rotor, an inner rotor and a plurality of vanes, which are mounted radially displaceably in substantially radial slots in the inner rotor and pivotally mounted on the outer rotor, wherein the outer rotor is formed by sliding shoes, wherein the sliding shoes slide along the inner peripheral surface of a stator and are guided with their axial end sides in a guide track, wherein the guide track is provided in a guide ring.
  • a vane pump which is to be designed so that the wings do not stick to the wall of the working space due to high friction loss.
  • an elastic band is used, which, from the outside acts on the wings, which have a groove. There is no guide ring extending through the wings.
  • the object of the invention is to provide a vane pump with a rotor having substantially radial vane slots, in which vanes are guided radially displaceable, and with a guide ring, which constitutes a forced guidance for the wings, in particular with regard to the manufacturing costs and / or the volumetric efficiency, improve.
  • the object is in a vane pump with a rotor having substantially radial vane slots, in which wings are guided radially displaceable, and with a guide ring, which constitutes a forced guidance for the wings, achieved in that the guide ring extends through the wings to forcibly extend the wings radially.
  • the vane pump is used for example in a motor vehicle for conveying a fluid, in particular a hydraulic medium.
  • the vane pump is preferably a hydraulic pump used in the automotive field.
  • the wings are in operation of the vane pump against an inner peripheral surface on a housing or housing body part extendable.
  • the housing or housing body part is, for example, a lifting ring or an adjusting ring.
  • the vanes define vane cells between the rotor and the inner peripheral surface whose cell volume decreases and increases during operation of the vane pump.
  • the guide ring is not arranged radially outside the vane, but within the vane. This provides the advantage that the relatively expensive sliding shoes, as used in the known vane pump can be omitted.
  • the guide ring prevents unwanted slipping of the wings into the rotor under the action of gravity.
  • a preferred embodiment of the vane pump is characterized in that the wings each have a through hole for passing the guide ring.
  • the through hole in the wings is easy and inexpensive manufacturable.
  • the guide ring can also be made easily and inexpensively.
  • the guide ring is guided through the through holes in the wings. Subsequently, the guide ring can be firmly or resiliently connected at its ends to represent a closed ring.
  • a further preferred embodiment of the vane pump is characterized in that the guide ring is formed and guided through the wings, that held the wings with their ends facing away from the rotor in abutment or optionally with a particular small clearance in the vicinity of an inner nenhers preparation become.
  • the vane pump may additionally have a hydraulic include raulisch acting under wing pump, by which after the start of the vane pump by pressure under the wings an additional force is applied to extend to the wings.
  • the wing ends which are also referred to as wing heads, can lie directly against the inner peripheral surface or indirectly, if, for example, intermediate elements, such as wing caps, are arranged between the wing tips and the inner circumferential surface.
  • a further preferred embodiment of the vane pump is characterized in that the guide ring comprises an annular body having a substantially circular cross-section.
  • the circular cross-section advantageously has substantially the same shape as the through-holes in the wings.
  • the annular body is formed of an elastic and / or flexible material.
  • the guide ring has two ends which are interconnected. The two ends of the guide ring are advantageous only after assembly, that is, after passing through the guide ring by the wings, connected to each other.
  • the ends of the guide ring can be firmly or resiliently connected to each other or elastic. The ends can also be held in abutment or close to each other without a direct connection, for example, solely by the structural strength of the guide ring.
  • a further preferred embodiment of the vane pump is characterized in that the ends of the guide ring, for example resiliently or elastically, are connected to one another or arranged in such a way that they can move away from one another in a limited manner. As a result, an additional hydraulically induced extension of the wings is favored.
  • Another preferred embodiment of the vane pump is characterized in that the two ends of the guide ring are fixedly connected to each other by a coupling. The coupling considerably simplifies the mounting of the guide ring.
  • a further preferred embodiment of the vane pump is characterized in that the through-holes in the wings, with respect to a dimension of the wings in the axial direction, are arranged substantially centrally.
  • the term axial refers to a rotation axis of the rotor.
  • Axial means in the direction or parallel to the axis of rotation. Radial means transverse to the axis of rotation.
  • a further preferred exemplary embodiment of the vane-cell pump is characterized in that the rotor has, in an outer rotor peripheral surface, a groove extending in the circumferential direction, which serves for partially receiving the guide ring.
  • the groove is used in particular in the region of a so-called Schmiegespalts, in which the rotor approximates, substantially conforming to the inner circumferential surface, for receiving the guide ring. Outside the Schmiegespalts the guide ring is preferably not disposed in the groove.
  • a further preferred embodiment of the vane pump is characterized in that the groove is slightly larger, in particular wider and / or deeper than the guide ring is executed.
  • the vane pump is characterized in that the groove is perpendicular to the vane slots.
  • the groove is preferably arranged in the axial direction in the center of the rotor.
  • the vane pump as a hydraulic pump, in particular as Automotive hydraulic pump, is executed.
  • the vane pump is used in a motor vehicle for example for supplying an aggregate, such as a transmission, with hydraulic medium, such as transmission oil.
  • the vane pump is designed as a variable displacement pump with an adjustable delivery stroke or delivery volume.
  • a further preferred embodiment of the vane pump is characterized in that the vane pump in addition to the guide ring has a hydraulic contact pressure of the wings by pressure under the wings.
  • the guide ring keeps the wings advantageous, especially when starting the vane pump, in an extended or nearly extended state. After starting the vane pump, the hydraulic pressure then ensures complete extension of the wings.
  • FIG. 1 Another preferred embodiment of the vane pump is characterized in that the rotor is sealed on the front side over its entire surface.
  • the invention further relates to a rotor, a wing and / or a guide ring for a previously described vane pump.
  • the parts mentioned are separately tradable.
  • a method for operating a vane pump with a rotor having substantially radial vane slots in which vane are guided radially displaceable, and with a guide ring which provides a forced guidance for the wings, in particular a vane pump described above is the above-mentioned object alternatively or additionally achieved in that the wings are forcibly radially extended by the extending through the wings guide ring.
  • the wings can also be hydraulically equipped with an underfloor pump. drive.
  • the guide ring is an additional forced operation as a failure runterstützung.
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that the wings are held by the extending through the wings guide ring with the rotor away from the wing ends in abutment against an inner peripheral surface, directly or indirectly.
  • an undesired leakage occurring during operation of the vane pump can be minimized.
  • unwanted slipping of the wings into the rotor under Erdhekraft is prevented by the guide ring.
  • the inventive design of the guide ring in combination with the wings also allows that the rotor can be sealed frontally over its entire surface.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a vane cell pump according to the invention
  • Figure 2 shows the vane pump of Figure 1 partially in longitudinal section
  • Figure 3 shows the vane pump of Figures 1 and 2 partially in cross section at a minimum delivery stroke and Figure 4 shows the same representation as in Figure 3 at a maximum delivery stroke.
  • a vane pump 10 is shown simplified in different views.
  • the vane pump 10 includes a (not shown) housing with a (also not shown) cam ring, within which a rotor 12 is rotationally driven.
  • the rotor 12 includes a total of nine wing slots 14 extending in radial directions.
  • the term radial refers to an axis of rotation 15 of the rotor during operation of the vane pump 10.
  • Axial means in the direction or parallel to the axis of rotation 15.
  • Radial means transverse to the axis of rotation 15.
  • the vane slots 14 extend over a complete width of the rotor 12. As width is denotes the dimension of the rotor in the axial direction.
  • wing slots 14 which are also referred to as rotor slots, a respective wing 16 is arranged.
  • the wings 1 6 also extend over the entire width of the rotor 12.
  • the wings 1 6 are designed and arranged so that they slide along with their radially outer ends on an inner peripheral surface 20 of the cam and sealingly abut there.
  • the cam ring is indicated only by a hatching 18.
  • the rotor 12 is driven by a shaft 22 during operation of the vane pump 10.
  • the shaft 22 includes at one end a toothing 24.
  • the shaft 22 rotatably connected to a suitable drive means.
  • the shaft 22 includes a bearing sleeve 26 which serves to support the rotor 12 with the wings 1 6 in the housing.
  • the wings 1 6, the rotor 12 and the cam ring 18 define between two (not shown) side plates conveyor cells whose volume during operation of the vane pump 10, when the rotor 12 rotates in a suction larger and in an opposite pressure range smaller , As a result, fluid is sucked in the suction area, which is pressurized in the pressure range.
  • the vane pump 10 comprises a guide ring 30.
  • the wings 1 6 each comprise a through hole 32 through which the guide ring 30 is guided.
  • the guide ring 30 is partially example, received in a groove 31 which extends in an outer circumferential surface of the rotor peripheral.
  • the groove 31 is perpendicular to the wing slots 14th
  • FIG. 3 a minimum stroke of the vane pump 10 is shown.
  • FIG. 4 shows a maximum stroke of the vane pump 10.
  • the guide ring 30 is connected by a coupling 38 with its ends 35, 36 fixed or resilient.
  • the fixed connection of the ends 35, 36 of the guide ring 30 results in a closed shape of the guide ring 30.
  • the guide ring 30 is guided with one of its ends 35, 36 through the through holes 32 in the wings 1 6 therethrough. Thereafter, the two ends 35, 36 of the guide ring 30 are fixedly connected by the coupling 38.
  • the guide ring 30 is designed and arranged so that the wings 1 6 are held with their protruding from the rotor 12 ends on the inner peripheral surface 20 of the cam ring 18 in abutment.
  • the wings 16 may be directly or approximately with little clearance contact with the inner peripheral surface 20 of the cam ring 18.
  • the wings 1 6 can be additionally pressed hydraulically. The corresponding hydraulic pressure may be provided via underflute grooves in the side plates.
  • the guide ring 30 is needed in particular when starting the vane pump 10 in order to partially extend the wings 16 without the vane heads coming into contact with the inner peripheral surface 20 of the cam ring 18. Then, the wings 1 6 are held by the hydraulic pressure in the Untererielnuten in abutment against the inner peripheral surface 20.
  • the stroke of the vane pump 10 can be adjusted by a suitable adjusting mechanism, in particular a pivotally mounted adjusting ring, continuously between the minimum stroke shown in Figure 3 and the maximum stroke shown in Figure 4. Therefore, the vane pump is also referred to as a variable displacement pump.
  • the guide ring 30 In the minimum stroke shown in Figure 3, the guide ring 30 is disposed completely outside the groove 12 of the rotor.
  • the guide ring 30 In the maximum delivery stroke of the variable displacement pump 10 shown in FIG. 4, the guide ring 30 is arranged completely in the groove 31 of the rotor 12 in the region of a spline 40. In the nip 40, the rotor 12 nestles with its outer peripheral surface on the inner peripheral surface 20 of the cam ring 18th

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem Rotor, der im Wesentlichen radiale Flügelschlitze aufweist, in welchen Flügel radial verschiebbar geführt sind, und mit einem Führungsring, der eine Zwangsführung für die Flügel darstellt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sich der Führungsring durch die Flügel hindurch erstreckt, um die Flügel zwangsweise radial auszufahren.

Description

Flüqelzellenpumpe
Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem Rotor, der im Wesentlichen radiale Flügelschlitze aufweist, in welchen Flügel radial verschiebbar geführt sind, und mit einem Führungsring, der eine Zwangsführung für die Flügel darstellt. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Flügelzellenpumpe.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 021 252 A1 ist eine Flügelzellen- pumpe bekannt, die aus einem Außenrotor, einem Innenrotor und einer Vielzahl von Flügeln besteht, die in im Wesentlichen radialen Schlitzen im Innenrotor radial verschieblich gelagert und am Außenrotor schwenkbar befestigt sind, wobei der Außenrotor von Gleitschuhen gebildet wird, wobei die Gleitschuhe an der Innenumfangsflä- che eines Stators entlanggleiten und mit ihren axialen Stirnseiten in einer Führungs- bahn geführt sind, wobei die Führungsbahn in einem Führungsring vorgesehen ist.
Aus derJPH06-147157 ist eine Flügelzellenpumpe bekannt, die so gestaltet werden soll, dass die Flügel nicht durch Streifen an der Wand des Arbeitsraum durch hohe Reibungsverlust auffallen. Dazu wird ein elastisches Band verwendet, das, von außen auf die Flügel, die eine Nut besitzen, einwirkt. Es ist kein Führungsring vorhan- den, der sich durch die Flügel hindurch erstreckt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flügelzellenpumpe mit einem Rotor, der im Wesentlichen radiale Flügelschlitze aufweist, in welchen Flügel radial verschiebbar geführt sind, und mit einem Führungsring, der eine Zwangsführung für die Flügel darstellt, insbesondere im Hinblick auf die Herstellkosten und/oder den volumetrischen Wirkungsgrad, zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einer Flügelzellenpumpe mit einem Rotor, der im Wesentlichen radiale Flügelschlitze aufweist, in welchen Flügel radial verschiebbar geführt sind, und mit einem Führungsring, der eine Zwangsführung für die Flügel darstellt, dadurch gelöst, dass sich der Führungsring durch die Flügel hindurch erstreckt, um die Flügel zwangsweise radial auszufahren. Die Flügelzellenpumpe dient zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug zur Förderung eines Fluids, insbesondere eines Hydraulikmediums. Bei der Flügelzellenpumpe handelt es sich bevorzugt um eine Hydraulikpumpe, die im Automobilbereich eingesetzt wird. Die Flügel sind im Betrieb der Flügelzellenpumpe gegen eine Innenumfangsfläche an einem Gehäuse beziehungsweise Gehäusekörperteil ausfahrbar. Bei dem Gehäuse beziehungsweise Gehäusekörperteil handelt es sich zum Beispiel um einen Hubring oder um einen Verstellring. Die Flügel begrenzen Flü- gelzellen zwischen dem Rotor und der Innenumfangsfläche, deren Zellenvolumen sich im Betrieb der Flügelzellenpumpe verkleinert und vergrößert. Im Unterschied zu der bekannten Flügelzellenpumpe ist der Führungsring nicht radial außerhalb der Flügelzellen angeordnet, sondern innerhalb der Flügelzellen. Das liefert den Vorteil, dass die relativ aufwendigen Gleitschuhe, wie sie bei der bekannten Flügelzellenpumpe ver- wendet werden, entfallen können. Der Führungsring verhindert insbesondere ein unerwünschtes Hineinrutschen der Flügel in den Rotor unter der Wirkung der Erdschwerkraft.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel jeweils ein Durchgangsloch zum Durchführen des Führungs- rings aufweisen. Das Durchgangsloch in den Flügeln ist einfach und kostengünstig fertigbar. Der Führungsring kann ebenfalls einfach und kostengünstig hergestellt werden. Bei der Montage der Flügelzellenpumpe wird der Führungsring durch die Durchgangslöcher in den Flügeln hindurch geführt. Anschließend kann der Führungsring an seinen Enden fest oder federnd verbunden werden, um einen geschlossenen Ring darzustellen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring so ausgebildet und durch die Flügel hindurch geführt ist, dass die Flügel mit ihren dem Rotor abgewandten Flügelenden in Anlage an oder gegebenenfalls mit einem insbesondere geringen Spiel in der Nähe einer In- nenumfangsfläche gehalten werden. Die Flügelzellenpumpe kann zusätzlich eine hyd- raulisch wirkende Unterflügelpumpe umfassen, durch welche nach dem Anlaufen der Flügelzellenpumpe durch Druck unter den Flügeln eine zusätzliche Kraft zum Ausfahren auf die Flügel aufgebracht wird. Die auch als Flügelköpfe bezeichneten Flügelenden können direkt an der Innenumfangsfläche anliegen oder indirekt, wenn zum Bei- spiel Zwischenelemente, wie Flügelkappen, zwischen den Flügelenden und der Innenumfangsfläche angeordnet sind.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring einen Ringkörper mit einem im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt umfasst. Der kreisrunde Querschnitt hat vorteilhaft im We- sentlichen die gleiche Gestalt wie die Durchgangslöcher in den Flügeln.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper aus einem elastischen und/oder flexiblen Material gebildet ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine begrenzte Verformung des Führungsrings in dem Betrieb der Flügelzellenpumpe ermöglicht. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring zwei Enden aufweist, die miteinander verbunden sind. Die beiden Enden des Führungsrings werden vorteilhaft erst nach der Montage, das heißt nach dem Durchführen des Führungsrings durch die Flügel, miteinander verbunden. Die Enden des Führungsrings können fest oder federnd beziehungsweise elastisch miteinander verbunden werden. Die Enden können auch ohne eine direkte Verbindung, zum Beispiel alleine durch die Gestaltfestigkeit des Führungsrings, in Anlage aneinander oder nah beieinander gehalten werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des Führungsrings, zum Beispiel federnd oder elas- tisch, so miteinander verbunden oder beieinander angeordnet sind, dass sie sich begrenzt voneinander weg bewegen können. Dadurch wird ein zusätzlich hydraulisch bewirktes Ausfahren der Flügel begünstigt. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden des Führungsrings durch eine Kupplung fest miteinander verbunden sind. Durch die Kupplung wird die Montage des Führungsrings erheblich vereinfacht. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangslöcher in den Flügeln, bezogen auf eine Abmessung der Flügel in axialer Richtung, im Wesentlichen mittig angeordnet sind. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse des Rotors. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zu der Drehachse. Radial bedeutet quer zur Drehachse. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor in einer äußeren Rotorumfangsfläche eine sich in Um- fangsrichtung erstreckende Nut aufweist, die zur teilweisen Aufnahme des Führungsrings dient. Die Nut dient insbesondere im Bereich eines so genannten Schmiegespalts, in welchem sich der Rotor annähernd, im Wesentlichen an die Innenum- fangsfläche anschmiegt, zur Aufnahme des Führungsrings. Außerhalb des Schmiegespalts ist der Führungsring vorzugsweise nicht in der Nut angeordnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nut etwas größer, insbesondere breiter und/oder tiefer, als der Führungsring ausgeführt ist. Durch ein gewisses Spiel kann unerwünschter Verschleiß zwischen dem Führungsring und dem Rotor als auch zwischen den Flügelköpfen und der Innenumfangsfläche eines Konturrings verhindert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nut senkrecht zu den Flügelschlitzen verläuft. Die Nut ist in axialer Richtung vorzugsweise in der Mitte des Rotors angeordnet. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelzellenpumpe als Hydraulikpumpe, insbesondere als Kraftfahrzeughydraulikpumpe, ausgeführt ist. Die Flügelzellenpumpe dient in einem Kraftfahrzeug zum Beispiel zur Versorgung eines Aggregats, wie einem Getriebe, mit Hydraulikmedium, wie Getriebeöl. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Flügelzellenpumpe als Verstellpumpe mit einem verstellbaren Förderhub beziehungs- weise Fördervolumen ausgeführt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelzellenpumpe zusätzlich zu dem Führungsring eine hydraulische Anpressung der Flügel durch Druck unter den Flügeln aufweist. Der Führungsring hält die Flügel vorteilhaft, insbesondere beim Anlaufen der Flügelzellen- pumpe, in einem ausgefahrenen oder nahezu ausgefahrenen Zustand. Nach dem Anlaufen der Flügelzellenpumpe sorgt die hydraulische Anpressung dann für ein vollständiges Ausfahren der Flügel.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor stirnseitig über seine gesamte Fläche abgedichtet ist. Durch den erfindungsgemäßen Führungsring können geometrische Veränderungen an den Rotorstirnseiten zum Ausfahren der Flügel entfallen.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Rotor, einen Flügel und/oder einen Führungsring für eine vorab beschriebene Flügelzellenpumpe. Die genannten Teile sind separat handelbar. Bei einem Verfahren zum Betreiben einer Flügelzellenpumpe mit einem Rotor, der im Wesentlichen radiale Flügelschlitze aufweist, in welchem Flügel radial verschiebbar geführt sind, und mit einem Führungsring, der eine Zwangsführung für die Flügel darstellt, insbesondere einer vorab beschriebenen Flügelzellenpumpe, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die Flügel durch den sich durch die Flügel hindurch erstreckenden Führungsring zwangsweise radial ausgefahren werden. Dadurch kann der volumetrische Wirkungsgrad der Flügelzellenpumpe, vor allem schon beim Start, auf einfache Art und Weise deutlich verbessert werden. Die Flügel können zusätzlich hydraulisch mit einer Unterflügelpumpe ausge- fahren werden. Dann stellt der Führungsring eine zusätzliche Zwangsführung als Ausfall runterstützung dar.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel durch den sich durch die Flügel hindurch erstreckenden Führungsring mit dem Rotor abgewandten Flügelenden in Anlage an einer Innenumfangsfläche gehalten werden, und zwar direkt oder indirekt. Dadurch kann eine im Betrieb der Flügelzellenpumpe auftretende unerwünschte Leckage minimiert werden. Außerdem wird ein unerwünschtes Hineinrutschen der Flügel in den Rotor unter Erdschwerkraft durch den Führungsring verhindert. Die erfindungsgemäße Gestaltung des Führungsrings in Kombination mit den Flügeln ermöglicht darüber hinaus, dass der Rotor stirnseitig über seine gesamte Fläche abgedichtet werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen: Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe;
Figur 2 die Flügelzellenpumpe aus Figur 1 teilweise im Längsschnitt;
Figur 3 die Flügelzellenpumpe aus den Figuren 1 und 2 teilweise im Querschnitt bei einem minimalen Förderhub und Figur 4 die gleiche Darstellung wie in Figur 3 bei einem maximalen Förderhub.
In den Figuren 1 bis 4 ist eine Flügelzellenpumpe 10 in verschiedenen Ansichten vereinfacht dargestellt. Die Flügelzellenpumpe 10 umfasst ein (nicht dargestelltes) Gehäuse mit einem (ebenfalls nicht dargestellten) Hubring, innerhalb dessen ein Rotor 12 drehangetrieben ist. Der Rotor 12 umfasst insgesamt neun Flügelschlitze 14, die sich in radialen Richtungen erstrecken. Der Begriff radial bezieht sich auf eine Drehachse 15 des Rotors im Betrieb der Flügelzellenpumpe 10. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse 15. Radial bedeutet quer zur Drehachse 15. Die Flügelschlitze 14 erstrecken sich über eine komplette Breite des Rotors 12. Als Breite wird die Abmessung des Rotors in axialer Richtung bezeichnet. In den Flügelschlitzen 14, die auch als Rotorschlitze bezeichnet werden, ist jeweils ein Flügel 16 angeordnet.
Die Flügel 1 6 erstrecken sich ebenfalls über die gesamte Breite des Rotors 12. Die Flügel 1 6 sind so ausgeführt und angeordnet, dass sie mit ihren radial außenliegenden Enden an einer Innenumfangsfläche 20 des Hubrings entlanggleiten und dort dichtend anliegen. Der Hubring ist nur durch eine Schraffur 18 angedeutet.
Der Rotor 12 ist im Betrieb der Flügelzellenpumpe 10 durch eine Welle 22 angetrieben. Die Welle 22 umfasst an einem Ende eine Verzahnung 24. Über die Verzahnung 24 kann die Welle 22 drehfest mit einer geeigneten Antriebseinrichtung verbunden werden. An ihrem anderen Ende umfasst die Welle 22 eine Lagerhülse 26, die zur Lagerung des Rotors 12 mit den Flügel 1 6 in dem Gehäuse dient.
Die Flügel 1 6, der Rotor 12 und der Hubring 18 begrenzen zwischen zwei (nicht dargestellten) Seitenplatten Förderzellen, deren Volumina im Betrieb der Flügelzellen- pumpe 10, wenn sich der Rotor 12 dreht, in einem Saugbereich größer und in einem gegenüberliegenden Druckbereich kleiner werden. Dadurch wird im Saugbereich Fluid angesaugt, das im Druckbereich mit Druck beaufschlagt wird.
Zur Darstellung einer Zwangsführung für die Flügel 1 6 umfasst die Flügelzellenpumpe 10 einen Führungsring 30. Die Flügel 1 6 umfassen jeweils ein Durchgangsloch 32, durch welches der Führungsring 30 hindurch geführt ist. Der Führungsring 30 ist teil- weise in einer Nut 31 aufgenommen, die sich in einer äußeren Rotorumfangsfläche in Umfangsrichtung erstreckt. Die Nut 31 verläuft senkrecht zu den Flügelschlitzen 14.
In Figur 3 ist ein minimaler Hub der Flügelzellenpumpe 10 dargestellt. In Figur 4 ist ein maximaler Hub der Flügelzellenpumpe 10 dargestellt. In den Figuren 3 und 4 sieht man, dass der Führungsring 30 durch eine Kupplung 38 mit seinen Enden 35, 36 fest oder federnd verbunden ist.
Durch die feste Verbindung der Enden 35, 36 des Führungsrings 30 ergibt sich eine geschlossene Gestalt des Führungsrings 30. Bei der Montage wird der Führungsring 30 mit einem seiner Enden 35, 36 durch die Durchgangslöcher 32 in den Flügeln 1 6 hindurch geführt. Danach werden die beiden Enden 35, 36 des Führungsrings 30 durch die Kupplung 38 fest verbunden.
Der Führungsring 30 ist so gestaltet und angeordnet, dass die Flügel 1 6 mit ihren aus dem Rotor 12 herausragenden Enden an der Innenumfangsfläche 20 des Hubrings 18 in Anlage gehalten werden. Die Flügel 16 können direkt oder annähernd mit geringem Spiel Kontakt zur Innenumfangsfläche 20 des Hubrings 18 haben. Die Flügel 1 6 können zusätzlich hydraulisch angepresst werden. Der entsprechende Hydraulikdruck kann über Unterflügelnuten in den Seitenplatten bereitgestellt werden. Der Führungsring 30 wird insbesondere beim Anlaufen der Flügelzellenpumpe 10 benötigt, um die Flügel 16 teilweise auszufahren, ohne dass die Flügelköpfe in Kontakt mit der Innen- umfangsfläche 20 des Hubrings 18 kommen. Dann werden die Flügel 1 6 durch den Hydraulikdruck in den Unterflügelnuten in Anlage an der Innenumfangsfläche 20 gehalten.
Der Hub der Flügelzellenpumpe 10 kann durch einen geeigneten Verstellmechanismus, insbesondere einen verschwenkbar gelagerten Verstellring, stufenlos zwischen dem in Figur 3 dargestellten minimalen Hub und dem in Figur 4 dargestellten maximalen Hub verstellt werden. Daher wird die Flügelzellenpumpe auch als Verstellpumpe bezeichnet. Bei dem in Figur 3 dargestellten minimalen Hub ist der Führungsring 30 vollständig außerhalb der Nut des Rotors 12 angeordnet. Bei dem in Figur 4 dargestellten maximalen Förderhub der Verstellpumpe 10 ist der Führungsring 30 im Bereich eines Schmiegespalts 40 vollständig in der Nut 31 des Rotors 12 angeordnet. In dem Schmiegespalt 40 schmiegt sich der Rotor 12 mit seiner Außenumfangsfläche an die Innenumfangsfläche 20 des Hubrings 18.
Bezuqszeichenliste Flügelzellenpumpe
Rotor
Flügelschlitze
Drehachse
Flügel
Schraffur
Innenumfangsfläche
Welle
Verzahnung
Lagerhülse
Führungsring
Nut
Durchgangsloch
Ende
Ende
Kupplung
Schmiegespalt

Claims

Patentansprüche
Flügelzellenpumpe(I O) mit einem Rotor (12), der im Wesentlichen radiale Flügelschlitze (14) aufweist, in welchen Flügel (1 6) radial verschiebbar geführt sind, und mit einem Führungsring (30), der eine Zwangsführung für die Flügel (1 6) darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Führungsring (30) durch die Flügel (1 6) hindurch erstreckt, um die Flügel (1 6) zwangsweise radial auszufahren, wobei die Flügel (16) jeweils ein innerhalb der Flügel (1 6) angeordnetes Durchgangsloch (32) zum Durchführen des Führungsrings (30) aufweisen.
Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (30) so ausgebildet und durch die Flügel (1 6) hindurch geführt ist, dass die Flügel (1 6) mit ihren dem Rotor (12) abgewandten Flügelenden in Anlage an oder gegebenenfalls mit einem insbesonde re geringen Spiel in der Nähe einer Innenumfangsfläche (20) gehalten werden.
Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (30) einen Ringkörper mit einem im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt umfasst.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper aus einem elastischen und/oder flexiblen Material gebildet ist.
Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (30) zwei Enden (35,36) aufweist, die miteinander verbunden sind.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch5, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (35,36) des Führungsrings (30), zum Beispiel federnd oder elastisch, so miteinander verbunden oder beieinander angeordnet sind, dass sie sich begrenzt voneinander weg bewegen können.
7. Flügelzellenpumpe nach Anspruch5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden (35,36) des Führungsrings (30) durch eine Kupplung (38) fest miteinander verbunden sind.
8. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, soweit sie auf Anspruch 2 rückbezogen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangslöcher (32) in den Flügeln (1 6), bezogen auf eine Abmessung der Flügel (1 6) in axialer Richtung, im Wesentlichen mittig angeordnet sind.
9. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) in einer äußeren Rotorumfangsfläche eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Nut (31 ) aufweist, die zur teilweisen Aufnahme des Führungsrings (30) dient.
10. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (31 ) etwas größer, insbesondere breiter und/oder tiefer, als der Führungsring (30) ausgeführt ist.
1 1 . Flügelzellenpumpe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (31 ) senkrecht zu den Flügelschlitzen (14) verläuft.
12. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelzellenpumpe (10) als Hydraulikpumpe, insbesondere als Kraftfahrzeughydraulikpumpe, ausgeführt ist.
13. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelzellenpumpe (10) zusätzlich zu dem Führungsring (30) eine hydraulische Anpressung der Flügel (1 6) durch Druck unter den Flügeln (16) aufweist.
14. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) stirnseitig über seine gesamte Fläche abgedichtet ist.
15. Rotor (12), Flügel (1 6) und/oder Führungsring (30) für eine Flügelzellenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
1 6. Verfahren zum Betreiben einer Flügelzellenpumpe (10) mit einem Rotor (12), der im Wesentlichen radiale Flügelschlitze (14) aufweist, in welchem Flügel (1 6) radial verschiebbar geführt sind, und mit einem Führungsring (30), der eine
Zwangsführung für die Flügel (1 6) darstellt, insbesondere einer Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (1 6) durch den sich durch die Flügel (1 6) hindurch erstreckenden Führungsring (30) zwangsweise radial ausgefahren werden.
17. Verfahren nach Anspruch 1 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (1 6) durch den sich durch die Flügel (1 6) hindurch erstreckenden Führungsring (30) mit dem Rotor (12) abgewandten Flügelenden in Anlage an einer Innenum- fangsfläche (20) gehalten werden.
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