DE3235427A1

DE3235427A1 - Fluegelpumpe

Info

Publication number: DE3235427A1
Application number: DE19823235427
Authority: DE
Inventors: Kosaku Kawagoe Saitama Masuda; Shuichirow Higashimatsuyama Saitama Tashiro
Original assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Current assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Priority date: 1981-09-25
Filing date: 1982-09-24
Publication date: 1983-04-14
Also published as: ES515953A0; KR840001684A; JPS5853690A; ES8308973A1; US4505649A; DE3235427C2

Description

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Flüge!pumpe

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Flügelpumpe, insbesondere für eine sogenannte Servolenkung(sanlage) zur Herabsetzung der für die Lenkbetätigung erforderlichen Kraft bei z.B. einem Kraftfahrzeug.

Bei den frühesten Konstruktionen von Flügelpumpen ist ein Kurvenring, der einen mit in. Radialrichtung gleitfähig verschiebbaren Flügeln besetzten Läufer aufnimmt, zwischen Pumpengehäuseteilen verspannt. Bei einer solchen Konstruktion sind jedoch die Gehäuseteile bei ansteigendem Pumpenlieferdruck Verformungen unterworfen, aufgrund derer sich der Zwischenraum zwischen den Pumpen-Gehäuseteilen und dem Kurvenring vergrößert, wodurch innere Leckage und eine Herabsetzung der Pumpenleistung bzw. des -Wirkungsgrads hervorgerufen werden.

Zur Lösung dieses Problems sind bei einer (bisherigen) Flügelpumpe dieser Art auf gegenüberliegenden Seiten des Kurvenrings zwei Scheiben angeordnet, so daß eine in die Pumpen-Gehäuseteile einsetzbare Pumpenunterbaugruppe (pump cartridge) gebildet wird. Außerdem ist eine mit dem Pumpenlieferdruck beaufschlagte Hochdruckkammer an der Außenseite der einen Scheibe vorgesehen, so daß letztere durch den Arbeitsmitteldruck gegen den Kurvenring angedrückt wird und damit die Zwischenräume zwischen den verschiedenen Bauteilen auf Werte unterhalb einer bestimmten Größer verkleinert werden. Eine solche Pumpe wird (auch) als Druckbeaufschlagungs-Pumpe bezeichnet.

Eine Pumpe der oben genannten Art benötigt jedoch die beiden erwähnten Scheiben, eine Feder zur Halterung der Scheiben sowie Dichtelemente zur Abdichtung der verschiedenen Bauteile. Diese Konstruktion erfordert damit eine große Zahl von Bauteilen, und sie besitzt demzufolge einen komplizierten Aufbau, der große Abmessungen, hohes Gewicht und hohe Fertigungskosten bedingt.

Diese Probleme laufen der in den letzten Jahren dringend angestrebten Energieeinsparung zuwider. Insbesondere ist die Flügelpumpe mit der beschriebenen Konstruktion Einschränkungen dahingehend unterworfen, daß sie in einem engen Einbauraum innerhalb des Motorraums untergebracht werden muß und daß sie einen Einfluß auf Kosten und Gewicht eines Kraftfahrzeugs hat. Aus diesen Gründen wurde die Entwicklung einer Flügelpumpe geringerer Abmessungen und niedrigeren Gewichts angestrebt, die sich kostengünstiger herstellen läßt als die bisherige(n) Flügelpumpe (n). In den letzten Jahren werden Servolenkungsanlagen auch bei kleineren Kraftfahrzeugen verwendet, so daß sich die erwähnten Erfordernisse noch verstärken.

In neuerer Zeit wird daher eine Flügelpumpe, deren Austrag- oder Lieferdruck niedrig sein kann, nicht als Druckbeaufschlagungspumpe ausgebildet, und die beiden, auf gegenüberliegenden Seiten des Kurvenrings angeordneten Scheiben werden dabei nicht (mehr) verwendet; vielmehr wird der Kurvenring unmittelbar zwischen Pumpen-Gehäuseteilen verspannt. Ein Beispiel für eine solche Flügelpumpe ist in der JP-OS 69491/1981 beschrieben. Bei der Flügelpumpe gemäß dieser JP-OS besitzt ein Kurvenring von im wesentlichen elliptischer Form, der einen Läufer aufzunehmen vermag, eine äußere Form, die derjenigen der mit seinen beiden Seiten zu verbindenden Pumpen-Gehäuseteile entspricht, wobei ein Strömungsmitteldurchgang zur Förderung von Arbeitsmittel an der Saugseite vom einen Gehäuseteil zum anderen den Kurvenring durchsetzend ausgebildet ist.

Außerdem sind in beiden Seiten- oder Stirnflächen (des Kurvenrings) Dichtnuten zur Aufnahme von Dichtelementen zwecks Verhinderung eines Arbeitsmittelaustritts ausgebildet. Die Form dieser Flügelpumpe ist mithin kompliziert und schwierig (maschinell) zu bearbeiten. Insbesondere wenn der Kurvenring aus einem Gußstück aus einem hochlegierten Werkstoff hergestellt ist, sind seine Herstellungskosten und sein Gewicht hoch. Bei Verwendung eines Sinterwerkstoffs neigt das in der Pumpe verwendete Arbeitsmittel zu einem Austreten bzw. einer Leckage.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Flügelpumpe zu schaffen, die sich einfach (maschinell) bearbeiten und fertigen läßt und dabei kleine Abmessungen und niedriges Gewicht besitzt und eine zudem hohe Leistung bzw. einen hohen Wirkungsgrad gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Flügelpumpe mit einem radial gleitend verschiebbare Flügel aufweisenden Läufer, einem den Läufer aufnehmenden Kurvendauf)ring sowie einem vorderen und einem hinteren Gehäuseteil, die an gegenüberlie genden Seiten des Kurvenrings befestigt sind und zusammen mit letzterem Pumpenkammern festlegen, erfindungsgemäß da durch gelöst, daß ein Zwischenkörper mit einer inneren Bohrung zur Aufnahme des Kurvenrings zwischen vorderem und hinterem Gehäuseteil angeordnet ist und daß ein Abschnitt der inneren Bohrung radial nach außen erweitert bzw. ausgebaucht ist und einen Strömungsmitteldurchgang ^ΰω zur Förderung eines Arbeitsmittels vom vorderen zum hinte ren Gehäuseteil bildet.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Flügelpumpe mit Merkmalen nach der Erfindung;

Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der wesentlichen Bauteile der Flügelpumpe nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht des vorderen Gehäuseteils, von der linken Seite her gesehen;

Fig. 4 eine Ansicht des hinteren Gehäuseteils, von der

rechten Seite her gesehen; und 10

Fig. 5 und 6 Seitenansichten des Zwischenkörpers/ von

der rechten bzw. linken Seite her gesehen.

Die dargestellte Flügelpumpe umfaßt einen zylindrischen Rotor bzw. Läufer mit mehreren in Radialschlitzen gleitenden Flügeln 11 und einen den Läufer 10 umschließenden und eine im wesentlichen elliptische innere Kurven- bzw. Lauffläche 12a aufweisenden Kurvenring 12. Der Kurvenring 12 besitzt eine kreisförmige Außenfläche und ist bevorzugt aus einem Sinterwerkstoff hergestellt.

Gegen beide Seiten des den Rotor 10 aufnehmenden Kurvenrings 12 sind unmittelbar ein vorderer und ein hinterer Gehäuseteil 13 bzw. 14 angepreßt, die einen Pumpenkörper, d.h. ein Pumpengehäuse bilden und zusammen mit dem Kurvenring 12 um den Läufer 10 herum zwei Pumpenkammern festlegen. Im Vergleich zur bisherigen, mit Druck beaufschlagten Flügelpumpe können bei dieser Konstruktion die beiden Scheiben entfallen; die Zahl der Bauteile und die Abmes-

³^ sungen der Pumpe verringern sich daher entsprechend. Bolzen 15 dienen zur Festlegung der Drehstellungen des.Kurvenrings 12 sowie des vorderen und des hinteren Gehäuseteils 13 bzw. 14.

Die Innenfläche des vorderen Gehäuseteils 13 besitzt einen größeren Durchmesser als der Kurvenring 12, wobei gemäß Fig. 3 im vorderen Gehäuseteil 13 eine Hochdruckkammer

17 gebildet ist, der das von der Pumpe ausgetragene oder geförderte Strömungsmittel über mit den betreffenden Pumpenkammern korrespondierend ausgebildete Auslaßöffnungen 16 zugeführt wird. Die Hochdruckkammer 17 steht mit einer Auslaßöffnung 19 in Verbindung, die sich über eine im oberen Abschnitt des vorderen Gehäuseteils 13 ausgebildete Ventil(steuer)Öffnung 18 zur einen Seite hin öffnet. Die Ventilöffnung 18 steht mit einem Durchgang 21 in Verbindung, der an der Oberseite der Innenfläche des vorderen Gehäuseteils 13 mündet, während eine im oberen Ab schnitt des vorderen Gehäuseteils vorgesehene Saugöffnung 20 mit dem Durchgang 21 verbunden ist.

Gemäß Fig. 1 weist der Läufer 10 eine Welle 22 auf, die eine im vorderen Gehäuseteil 13 vorgesehene Wellenbohrung 13a durchsetzt. Die Welle 22 ist mittels eines Kugellagers 23 und eines Nadellagers 24 gelagert und an ihrem Innenende mittels Keilverzahnung mit dem Läufer 10 verbunden. Eine über einen Keilriemen durch die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angetriebene, nicht dargestellte Riemenscheibe ist am Außenende der Welle montiert. Für das Kugellager 23 ist eine Öldichtung 25 vorgesehen. In die Innenfläche des vorderen Gehäuseteils 13 sind Nuten bzw. Schlitze 26 eingestochen, die einer Saugöffnung des noch näher zu beschreibenden hinteren Gehäuseteils 14 zugewandt sind. Eine Ringnut 27 dient zur Förderung von Drucköl aus der Hochdruckkammer 17 zu den

Füßen der Flügel über eine Bohrung 28.

Der Durchmesser des dem vorderen Gehäuseteil 13 gegenüberstehenden hinteren Gehäuseteils 14 ist ebenfalls größer als der Durchmesser des Kurvenrings 12; gemäß Fig. 4 ist dabei ein mit der Saugseite kommunizierender Durchgang 30 an der Oberseite in Gegenüberstellung zum Durchgang 21 im vorderen Gehäuseteil 13 ausgebildet. Der Durchgang 30 ist im hinteren Gehäuseteil 14 in zwei Zweidurchgänge 31 aufgeteilt, deren andere Enden mit in der Pumpenkammer mündenden Saugöffnungen bzw. -schlitzen verbunden sind.

Erfindungsgemäß ist zwischen vorderem und hinterem Gehäuseteil 13 bzw. 14, die den Kurvenring 12 zwischen sich verspannen, ein Zwischenkörper 34 mit einer kreisförmigen Bohrung 33 zur Aufnahme des Kurvenrings 12 angeordnet. Der obere Abschnitt des Zwischenkörpers 34 ist bei 33a radial erweitert bzw. ausgebaucht und bildet einen Strömungsmittel-Durchgang 35 zur Verbindung der saugseitigen Durchgänge 21 und 30 in vorderem und hinterem Gehäuseteil 13 bzw. 14. Insbesondere besitzt der Zwischenkörper 34 gemäß den Fig. 5 und 6 eine Außenkontur entsprechend denen von vorderem und hinterem Gehäuseteil 13 bzw. 14; er besteht aus einem Aluminium-Spritzgußteil, der geringes Gewicht besitzt und sich im Spritzguß einfach herstellen läßt.

Der Zwischenkörper 34 sowie vorderer und hinterer Gehäuseteil 13 bzw. 14, die den Kurvenring 12 zwischen sich verspannen, sind zur Ausbildung des Pumpengehäuses mit Hilfe von vier Schraubbolzen zusammengesetzt. Auf beiden Seiten des Zwischenkörpers 34 sind im wesentlichen kreisförmige, um die zentrale Bohrung 33 und den ausgebauchten Abschnitt 33a umlaufende Nuten 37 ausgebildet. In die Nuten 37 sind

38

²^ O-Ringe zur Abdichtung der Stoßfugen zwischen dem Zwischenkörper und den beiden Gehäuseteilen eingesetzt.

Die Pumpe läßt sich einfach zusammenbauen, indem der mit dem Läufer 10 zusammengesetzte Kurvenring 12 in die innere Bohrung 33 eingesetzt wird und dann die beiden Gehäuseteile 13 und 14 unter Zwischenfügung der O-Ringe 38 angebaut werden.

Dabei ist der saugseitige Durchgang im vorderen Gehäuseteil 13 mit dem Durchgang im hinteren Gehäuseteil 14 über den Durchgang verbunden, der zwischen dem Umfang des Kurvenrings 12 und dem ausgebauchten Abschnitt 3 3a des Zwischenkörpers 34 festgelegt ist.

Wenn bei der beschriebenen Konstruktion der Läufer 10 zur Einleitung der Förderung in Drehung versetzt wird, wird das in die Saugöffnung 20 des vorderen Gehäuseteils 13 einströmende Arbeitsmittel über die Durchgänge 21 und 35 zum hinteren Gehäuseteil 14 geleitet, über die Durchgänge 30 und 31 sowie die Saugöffnungen 32 in die betreffenden Pumpenkammern eingesaugt und dann über die Auslaßöffnungen 16 des vorderen Gehäuseteils 13 in die Hochdruckkammer 17 überführt. Die Menge des von der Hochdruckkammer 17 zur Ventilöffnung 18 geleiteten Arbeitsmittels wird durch ein nicht dargestelltes, in die Ventilöffnung 18 eingebautes Strömungsregelventil gesteuert. Das Arbeitsmittel (Druckmittel) tritt dann über die Auslaßöffnung aus, wobei die Überschußmenge zum Durchgang 21 zurückgeführt wird, um sich mit dem von der Saugöffnung 20 kommenden Arbeitsmittel zu vermischen und wiederum zu den Durchgängen 35, 30 und 31 geleitet, in der Pumpe umgewälzt und (schließlich) ausgetragen zu werden.

Die mit den Saugöffnungen 32 der Pumpe über die Ventilöffnung 18 und die Saugöffnung 20 verbundenen Durchgänge 21, 35 und 30 bilden zudem einen Umwälzdurchgang oder -kanal. Bei dieser Konstruktion wird weiterhin die Ansaugleistung durch einen sogenannten Spritzeffekt (spray effect) im Hochdrehzahlbetrieb der Pumpe erheblich verbessert, so daß die Leistung bzw. der Wirkungsgrad der Pumpe insgesamt verbessert wird.

Erfindungsgemäß ist der saugseitige Durchgang 35 zur Ver- SQ bindung von vorderem und hinterem Gehäuseteil 13 bzw. 14 durch den ausgebauchten Abschnitt 33 des ein niedriges Gewicht besitzenden Zwischenkörpers 34 und die Umfangsflache des in letzteren eingesetzten Kurvenrings 12 festgelegt, so daß eine kostengünstige Hochdruck-Flügelpumpe kleiner Abmessungen realisiert werden kann.

'4

Wie beschrieben, ist erfindungsgemäß ein unmittelbar zwischen vorderem und hinterem Gehäuseteil verspannter Kurvenring in eine innere (zentrale) Bohrung eines Zwischenkörpers eingesetzt, wobei ein Strömungsmittel-Durchgang zur Förderung des Arbeitsmittels vom vorderen zum hinteren Gehäuseteil durch einen radial erweiterten bzw. ausgebauchten (bulged), in einem Bereich der inneren Bohrung ausgebildeten Abschnitt und die Umfangsflache des Kurvenrings gebildet wird. Diese Ausbildung gewährleistet die folgenden Vorteile:

1. Im Vergleich zu einer Konstruktion, bei der der Kurvenring auch als Pumpenkörper bzw. -gehäuse dient und ein Pumpen-Saugdurchgang für den Kurvenring (getrennt) vorgesehen ist, lassen sich die verschiedenen Bauteile, insbesondere der Kurvenring und der Zwischenkörper, einfach durch maschinelle Bearbeitung oder Gießen herstellen. Zudem können bei der Fertigung des Zwischenkörpers die Nuten zur Aufnahme der Dichtelemente gleichzeitig ausgebildet werden, so daß sich die Fertigungskosten für die Pumpe verringern.

2. Da der Zwischenkörper im Spritzguß hergestellt werden kann, können Gewicht und Herstellungskosten der Pumpe entsprechend gesenkt werden.

3. Da der Kurvenring in.dem Zwischenkörper eingesetzt ist, wird ein Austritt von Arbeitsmittel am Umfang des Kurvenrings durch den Zwischenkörper und die O-Ringe verhindert,

^ow so daß der Kurvenring zur Senkung der Fertigungskosten und des Gewichts aus einem Sinterwerkstoff hergestellt werden kann. Darüber hinaus kann die Konfiguration bzw. Form des Kurvenrings unabhängig von der Außenkontur der Pumpe standardisiert werden.

4. Da der saugseitige Durchgang durch den ausgebauchten Abschnitt des Zwischenkörpers und die Umfangsfläche des Kurvenrings festgelegt ist, läßt sich die Saugleistung der Pumpe im Betrieb mit hoher Drehzahl mittels einer ein fachen Konstruktion verbessern.

Obgleich vorstehend nur eine spezielle Ausführungsform of fenbart ist, sind dem Fachmann ersichtlicherweise zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Claims

Patentansprüche

10

Ij Flügelpumpe mit einem radial gleitend verschiebbare Flügel (11) aufweisenden Läufer (10), einem den Läufer aufnehmenden Kurven(lauf)ring (2) sowie einem vorderen und einem hinteren Gehäuseteil (13 bzw. 14), die an gegenüberliegenden Seiten des Kurvenrings befestigt sind und zusammen mit letzterem Pumpenkammern festlegen, dadurch gekennzeichnet , daß ein Zwischenkörper (34) mit einer inneren Bohrung (33) zur Aufnahme des Kurvenrings zwischen vorderem und hinterem Gehäuseteil (13 bzw. 14) angeordnet ist und daß ein Abschnitt (33a) der inneren Bohrung (33) radial nach außen erweitert bzw. ausgebaucht ist und einen Strömungsmxtteldurchgang zur Förderung eines Arbeitsmittels vom vorderen zum hinteren Gehäuseteil bildet.

-2-
2. Flügelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jede Seiten(fläche) des Zwischenkörpers je eine Nut (37) zur Aufnahme eines Dichtelements eingestochen ist.
3. Flügelpumpe nach Anspruch l_f, dadurch gekennzeichnet , daß der Zwischenkörper aus einem Aluminium-Spritzgußteil besteht.
4. Flügelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der radial erweiterte Abschnitt (33a) den Strömungsmitteldurchgang zusammen mit einem Außenumfang des Kurvenrings (12) festlegt.