DE10142712B4

DE10142712B4 - Vane pump

Info

Publication number: DE10142712B4
Application number: DE10142712A
Authority: DE
Inventors: Uwe Nigrin
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2021-09-01
Also published as: DE10142712A1; EP1421283A1; US20040166009A1; DE50203631D1; WO2003025399A1; EP1421283B1

Abstract

Flügelzellenpumpe zur Förderung von Fluiden mit einem Rotor (2), einem Hubkurvenring (3) und einer Vielzahl von Flügeln (4), welche mittels Federelementen (5) vorgespannt sind, wobei die Federelemente (5) ein integraler Bestandteil des Rotors (2) sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) aus Kunststoff hergestellt ist und die Federelemente (5) in den Rotor (2) unverlierbar eingespritzt sind.Vane pump for the promotion of Fluids having a rotor (2), a Hubkurvenring (3) and a plurality of wings (4), which are biased by spring elements (5), wherein the Spring elements (5) are an integral part of the rotor (2), characterized in that the rotor (2) made of plastic is and the spring elements (5) injected into the rotor (2) captive are.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe zur Förderung von Fluiden und insbesondere eine Flügelzellenpumpe, welche als Vorfördereinheit für ein Speichereinspritzsystem bei Kraftfahrzeugen verwendet wird.The The present invention relates to a vane pump for delivery of fluids and in particular a vane pump, which as Vorfördereinheit for a Memory injection system is used in motor vehicles.

Bei Speichereinspritzsystemen für Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise bei Common-Rail-Systemen, wird neben einer Hochdruckpumpe normalerweise auch eine Vorförderpumpe verwendet. Üblicherweise werden dabei als Vorförderpumpen Flügelzellenpumpen eingesetzt, welche den notwendigen Volumenstrom sowie eine entsprechende Druckerhöhung bereitstellen können. Flügelzellenpumpen können dabei insbesondere auch bei sehr kleinen Drehzahlen (Anlasserdrehzahl) die notwendigen Betriebspunkte relativ gut gewährleisten. Die bekannten Flügelzellenpumpen sind dabei aus metallischen Werkstoffen hergestellt.at Accumulator injection systems for Motor vehicles, such as in common rail systems, is In addition to a high-pressure pump usually also a prefeed pump used. Usually are doing as prefeed pumps Vane pumps used, which the necessary volume flow and a corresponding pressure increase can provide. Vane pumps can especially at very low speeds (starter speed) ensure the necessary operating points relatively well. The known vane pumps are made of metallic materials.

Bei den relativ kleinen Drehzahlen von ca. 75 U/min beim Anlassen eines Fahrzeuges ist bei den bekannten Flügelzellenpumpen jedoch nachteilig, dass die Fliehkraft der Flügel allein nicht ausreicht, um eine sichere Anlage der Flügel an eine entsprechende Hubkurve eines Ringes der Pumpe zu gewährleisten. Dadurch entsteht ein verzögerter Druckaufbau bzw. Leckagen, welche zu Wirkungsgradverlusten beim Startvorgang des Kraftfahrzeugs führen und diesen Startvorgang somit erschweren bzw. teilweise auch unmöglich machen. Weiterhin ist es möglich, dass bei sehr hohen Drehzahlen der Flügelzellenpumpe Volumenstrompulsationen auftreten, bei denen die Flügel in partiellen Winkelbereichen der Hubkurve teilweise abheben.at the relatively small speeds of about 75 U / min when starting a Vehicle is disadvantageous in the known vane pumps, however, that the centrifugal force of the wings alone is not enough to secure the wing to one ensure appropriate lift curve of a ring of the pump. This creates a delayed Pressure build-up or leaks, which contribute to efficiency losses during Start process of the motor vehicle lead and this boot process make it difficult or even impossible to do so. Furthermore is it is possible that at very high speeds of the vane pump volume flow pulsations occur where the wings Partial lift in partial angular ranges of the lift curve.

Aus der US 3,614,276 ist eine Flügelzellenpumpe bekannt, bei der die Flügel der Pumpe mittels Federelementen vorgespannt sind. Die Federelemente sind einzeln, kraftschlüssig mit dem Rotor der Flügelzellenpumpe verbunden.From the US 3,614,276 is a vane pump is known in which the wings of the pump are biased by spring elements. The spring elements are individually, non-positively connected to the rotor of the vane pump.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine Flügelzellenpumpe bereitzustellen, welche ein sicheres Anlegen der Flügel an einem Hubkurvenelement bereitstellt.It is therefore an object of the present invention, with a simple structure and easier, cheaper Producibility of a vane pump to provide a secure application of the wings to a Hubkurvenelement bereitstellt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Flügelzellenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. According to the invention Task by a vane pump solved with the features of claim 1. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe zur Förderung von Fluiden stellt dabei sicher, dass die Flügel unabhängig von der Drehzahl ständig an einem Ring anliegen, welcher die Hubkurve der Pumpe bereitstellt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, das der Rotor aus Kunststoff hergestellt ist und die Federelemente in den Rotor unverlierbar eingespritzt sind. Hierdurch ergeben sich insbesondere bei der Montage der Pumpe deutliche Kostenreduzierungen. Durch diese einstückige Ausbildung von Rotor und Federelementen kann bei der Montage der mit Federelementen versehene Rotor einfach als Unterbaugruppe montiert werden, ohne dass langwierig einzelne Federelemente in den Rotor platziert werden müssen.The Vane pump according to the invention advancement von Fluiden makes sure that the blades regardless of the speed constantly at one Ring abut, which provides the lift curve of the pump. The Invention is characterized by the fact that the rotor made of plastic is manufactured and the spring elements in the rotor captive are injected. This results in particular during assembly the pump significant cost reductions. Through this one-piece training of rotor and spring elements can during assembly with spring elements provided rotor can be easily mounted as a subassembly, without that lengthy individual spring elements are placed in the rotor have to.

Durch das Einspritzen der Federelemente kann insbesondere der Rotor besonders kostengünstig hergestellt werden, so dass sich zusammen mit den Montagevorteilen im Vergleich zu herkömmlichen, aus Metall hergestellten Flügelzellenpumpen, eine Kostenreduzierung von über 40% ergibt. Insbesondere können durch die Verwendung von Kunststoff auch die bei metallischen Werkstoffen notwendigen mechanischen Bearbeitungsschritte deutlich reduziert werden. Bei der Verwendung von Kunststoff für den Rotor kann insbesondere sichergestellt werden, dass die Federelemente derart in den Rotor unverlierbar eingespritzt sind, dass keine Unterbrechung der Rotorstirnflächen entsteht. Dadurch wird eine homogene radiale Dichtlänge des Rotors zu den benachbarten Teilen der Pumpe sichergestellt.By the injection of the spring elements, in particular the rotor in particular economical be made, so that together with the mounting advantages compared to conventional, vane pumps made of metal, one Cost reduction of over 40% results. In particular, you can by the use of plastic also with metallic materials necessary mechanical processing steps significantly reduced become. When using plastic for the rotor in particular ensure that the spring elements in the rotor are captively injected that no interruption of the rotor end faces arises. As a result, a homogeneous radial sealing length of the rotor to the adjacent Secured parts of the pump.

Vorzugsweise werden als Federelemente Federzungen oder Spiralfedern verwendet. Die Federelemente sind dabei derart angeordnet, dass sie in Aussparungen, in denen die Flügel geführt sind, am Boden der Aussparungen positioniert sind, so dass die Flügel durch die Federelemente nach außen vorgespannt werden.Preferably are used as spring elements spring tongues or coil springs. The spring elements are arranged such that they in recesses, in which the wings guided are positioned at the bottom of the recesses so that the wings pass through the spring elements biased outwards become.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Federelemente an einem Ring befestigt. Dadurch ist es möglich, dass die Federelemente ebenfalls als eine Baugruppe bereitgestellt werden. Die Federelemente sind am Außenumfang des Ringes angeordnet und stehen nach außen vor. Dadurch wird insbesondere die Positionierung der Federelemente, z.B. beim Kunststoffspritzen des Rotors, deutlich vereinfacht.According to one Particularly preferred embodiment of the present invention the spring elements attached to a ring. This makes it possible for that the spring elements are also provided as an assembly. The spring elements are on the outer circumference arranged the ring and project outwards. This will especially the Positioning of the spring elements, e.g. when plastic spraying the Rotor, much easier.

Weiter vorteilhaft sind die Federelemente aus Federstahl oder aus Kunststoff hergestellt. Wenn die Federelemente und der Rotor aus Kunststoff hergestellt sind, können die Federelemente besonders bevorzugt gleichzeitig mit dem Rotor gespritzt werden, wodurch sich weitere Kostenreduzierungen erzielen lassen.Further Advantageously, the spring elements made of spring steel or plastic produced. If the spring elements and the rotor made of plastic are manufactured the spring elements particularly preferably simultaneously with the rotor be injected, resulting in further cost reductions to let.

Um auch bei anderen Bauteilen der Flügelzellenpumpe herstellungsbedingte Kostenreduzierungen zu erhalten, sind vorzugsweise die Flügel und/oder der Hubkurvenring und/oder eine Seitenscheibe und/oder ein Pumpengehäuse aus Kunststoff hergestellt. Besonders bevorzugt wird dabei als Kunststoff ein Duroplast verwendet.To even with other components of the vane pump production-related Kostenreduzie To obtain ments, preferably the wings and / or the Hubkurvenring and / or a side window and / or a pump housing made of plastic. It is particularly preferred that a thermosetting plastic is used as the plastic.

Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe als Vorförderpumpe für ein Kraftstoff-Speichereinspritzsystem, wie z.B. einem Common-Rail-System, eingesetzt.Especially the vane pump according to the invention is preferred as pre-feed pump for a fuel storage injection system, such as. a common rail system used.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Flügelzellenpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der Zeichnung ist:following will become a preferred embodiment with reference to the drawing a vane pump according to the present Invention described. In the drawing is:

1 eine schematische Schnittansicht einer Flügelzellenpumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic sectional view of a vane pump according to an embodiment of the present invention;

2 eine schematische Seitenansicht der Hauptbauteile der in 1 gezeigten Flügelzellenpumpe; 2 a schematic side view of the main components of in 1 shown vane pump;

3 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von 2; 3 a sectional view taken along the line BB of 2 ;

4 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 3; 4 a sectional view taken along the line AA of 3 ;

5 eine Teilschnittansicht entlang der Linie C-C in 2; 5 a partial sectional view along the line CC in 2 ;

6 eine perspektivische Ansicht des Federelementbauteils; und 6 a perspective view of the spring element component; and

7 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Hauptbauteile der Flügelzellenpumpe. 7 an exploded perspective view of the main components of the vane pump.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.The following is with reference to the 1 to 7 An embodiment of the present invention will be described.

Wie in 1 gezeigt, umfasst die Flügelzellenpumpe einen Rotor 2, welcher in bekannter Weise über eine Antriebswelle 9 angetrieben wird. Wie in den 4 und 7 gezeigt, sind am Rotor 2 mehrere Aussparungen 10 ausgebildet, in welchen jeweils ein Flügel 4 angeordnet ist. Die Flügel 4 werden dabei in den radial gebildeten Aussparungen 10 geführt.As in 1 As shown, the vane pump includes a rotor 2 , which in a known manner via a drive shaft 9 is driven. As in the 4 and 7 shown are on the rotor 2 several recesses 10 formed, in each of which a wing 4 is arranged. The wings 4 are doing in the radially formed recesses 10 guided.

Wie aus den 2 und 4 ersichtlich ist, ist der Rotor 2 weiter in einem als Ring 3 ausgebildeten Hubkurvenelement angeordnet. Wie in 1 dargestellt, ist der Hubkurvenring 3 dabei ein integraler Bestandteil eines Gehäuses 8 der Flügelzellenpumpe. Es sei jedoch angemerkt, dass der Hubkurvenring 3 auch als separates Bauteil ausgebildet sein kann. Der Hubkurvenring 3 ist dabei exzentrisch zum Rotor 2 angeordnet, so dass in bekannter Weise die durch die einzelnen Flügel von einander getrennten Kammern der Pumpe entstehen.Like from the 2 and 4 is apparent, is the rotor 2 continue in a ring 3 trained Hubkurvenelement arranged. As in 1 shown is the Hubkurvenring 3 while an integral part of a housing 8th the vane pump. It should be noted, however, that the Hubkurvenring 3 can also be designed as a separate component. The lifting cam ring 3 is eccentric to the rotor 2 arranged so that arise in a known manner by the individual wings of separate chambers of the pump.

Wie insbesondere aus den 2 und 3 ersichtlich ist, ist im Rotor 2 weiter ein Federbauteil integral gebildet, welches aus einem Federring 6 und daran angeordneten Federelementen 5 besteht. In 6 ist das Federbauteil in perspektivischer Ansicht dargestellt. Die Federelemente 5 sind am Außenumfang des Ringes 6 angeordnet und stellen eine Federkraft in radialer Richtung des Ringes 6 bereit. Das Federbauteil ist aus Federstahl hergestellt und kann einfach durch Ausstanzen und Umbiegen der Federelemente 5 um ca. 90° zur Ringfläche hergestellt werden.As in particular from the 2 and 3 is apparent, is in the rotor 2 further formed a spring member integrally, which consists of a spring ring 6 and arranged thereon spring elements 5 consists. In 6 the spring component is shown in a perspective view. The spring elements 5 are on the outer circumference of the ring 6 arranged and provide a spring force in the radial direction of the ring 6 ready. The spring component is made of spring steel and can be easily by punching and bending the spring elements 5 90 ° to the ring surface.

Die Federelemente 5 sind dabei jeweils in den Aussparungen 10 des Rotors 2 derart angeordnet, dass sie die Flügel 4 radial nach außen vorspannen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Flügel 4 in jeder Stellung und bei jeder Drehzahl des Rotors 2 an der Hubkurve des Ringes 3 anliegen (vgl. 2). Der Rotor 2 ist dabei aus Kunststoff hergestellt und das Federbauteil ist als vorgefertigte Baugruppe in den Rotor komplett eingespritzt. Durch diese Ausbildung des Rotors wird weiterhin sichergestellt, dass die beiden Rotorstirnflächen S, T (vgl. 3) homogen ausgebildet sind, so dass eine gute Abdichtung hinsichtlich benachbarter Bauteile der Flügelzellenpumpe, d.h. dem Gehäuse 8 und einer Seitenscheibe 7 (vgl. 1), sichergestellt ist.The spring elements 5 are each in the recesses 10 of the rotor 2 arranged so that they are the wings 4 bias radially outward. This will ensure that the wings 4 in every position and at every speed of the rotor 2 at the lift curve of the ring 3 concerns (cf. 2 ). The rotor 2 is made of plastic and the spring component is completely injected as a prefabricated assembly in the rotor. By this design of the rotor is further ensured that the two rotor end faces S, T (see. 3 ) are formed homogeneously, so that a good seal with respect to adjacent components of the vane pump, ie the housing 8th and a side window 7 (see. 1 ), is ensured.

Die Verwendung des ringförmigen Federbauteils mit mehreren Federelementen stellt somit sicher, dass die Flügel 4 ständig an der Hubkurve anliegen und somit keine Wirkungsgradverluste, auch beim Anlassen eines Motors mit geringen Drehzahlen, auftreten. Weiterhin wird auch ein Abheben der Flügel bei hohen Drehzahlen und somit die Volumenstrompulsationen minimiert. Die Federelemente 5 unterstützen dabei die rückseitige hydraulische Beaufschlagung der Flügel 4.The use of the annular spring component with a plurality of spring elements thus ensures that the wings 4 constantly applied to the lift curve and thus no loss of efficiency, even when starting a motor with low speeds occur. Furthermore, a lifting of the wings at high speeds and thus the volume flow pulsations is minimized. The spring elements 5 support the back hydraulic loading of the wings 4 ,

Da die Federelemente 5 ein integraler Bestandteil des Rotors 2 sind, können weiterhin auch insbesondere die Montagekosten deutlich verringert werden, da keine aufwendigen Positionierungen von Federlementen in den Aussparungen 10 des Rotors 2 notwendig sind. Somit kann erfindungsgemäß insbesondere ein beim Startvorgang notwendiger Volumenstrom für eine Hochdruckpumpe eines Speichereinspritzsystems für Kraftfahrzeuge bereitgestellt werden. Insbesondere bei Verwendung von Kunststoff als Material für Bauteile der Flügelzellenpumpe kann eine überraschend hohe Kosteneinsparung bei der Herstellung im Vergleich zu den bekannten Flügelzellenpumpen mit metallischen Bauteilen erreicht werden. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Kombination von integralen Federelementen in einem Rotor der Flügelzellenpumpe große Wettbewerbsvorteile.Because the spring elements 5 an integral part of the rotor 2 are, in particular, the assembly costs can be significantly reduced, since no complicated positioning of Federlementen in the recesses 10 of the rotor 2 necessary. Thus, according to the invention, in particular a volumetric flow necessary for the starting process can be provided for a high-pressure pump of a storage injection system for motor vehicles. In particular, when using plastic as a material for components of the vane pump can achieve a surprisingly high cost savings in the production in comparison to the known vane pumps with metallic components become. Thus, the inventive combination of integral spring elements in a rotor of the vane pump allows great competitive advantages.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Flügelzellenpumpe zur Förderung von Fluiden mit einem Rotor 2, einem Hubkurvenring 3 und einer Vielzahl von Flügeln 4, welche mittels Federelementen 5 vorgespannt sind, wobei der Rotor 2 aus Kunststoff hergestellt ist und die Federelemente 5 in den Rotor 2 unverlierbar eingespritzt sind.Thus, the present invention relates to a vane pump for conveying fluids with a rotor 2 a lift curve ring 3 and a variety of wings 4 , which by means of spring elements 5 are biased, wherein the rotor 2 made of plastic and the spring elements 5 in the rotor 2 are injected captive.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es können verschiedene Abweichungen und Änderungen ausgeführt werden, ohne den Erfindungsumfang zu verlassen.The The present invention is not limited to the illustrated embodiment limited. It can different deviations and changes accomplished without departing from the scope of the invention.

Claims

Vane pump for pumping fluids with a rotor ( 2 ), a Hubkurvenring ( 3 ) and a plurality of wings ( 4 ), which by means of spring elements ( 5 ) are biased, wherein the spring elements ( 5 ) an integral part of the rotor ( 2 ), characterized in that the rotor ( 2 ) is made of plastic and the spring elements ( 5 ) in the rotor ( 2 ) are injected captive.

Vane pump according to claim 1, characterized in that the spring elements ( 5 ) are designed as spring tongues or as spiral springs.

Vane pump according to one of the preceding claims, characterized in that the spring elements ( 5 ) on a ring ( 6 ) are arranged.

Vane pump according to one of the preceding claims, characterized in that the spring elements ( 5 ) are made of spring steel or plastic.

Vane pump according to one of the preceding claims, characterized in that the wings ( 4 ) and / or the Hubkurvenring ( 3 ) and / or a side window ( 7 ) and / or a pump housing ( 8th ) are made of plastic.

Vane pump according to one of claims 2 to 5, characterized in that as plastic a thermoset is used.

Vane pump according to one of the preceding claims, characterized that the vane pump as pre-feed pump for a high pressure pump a storage injection system is used.