DE4112196A1 - Fluegelzellenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit in einem Rotor verschieblich geführten Flügeln, die an ihrem Außenumfang in einem Kurvenring entlanggleiten. Weiter ist ein in einer Gehäusebohrung verschiebbarer Stromregelkolben vorgesehen, der in einen Druckraum des Pumpenausganges hineinragt. Ein Druckbegrenzungsventil schützt die Pumpe vor Überlastung. Eine Druckplatte liegt durch die Kraft des im Druckraum herrschenden Auslaßdruckes an einem durch den Rotor, die Flügel und den Kurvenring gebildeten Pumpenpaket an.

Bei solchen Pumpen spricht nach einem Kaltstart, wenn man gleichzeitig in eine Endstellung lenkt, ein im Kolben eines Stromregelventils untergebrachtes Druckbegrenzungsventil (DBV) an. Das noch zähflüssige Drucköl und das in dieser Lenkstellung nahezu geschlossene Lenkventil sind die Ursache für einen steilen Druckanstieg. Der hohe Druck baut sich über das DBV auf einer Federseite des Stromregelkolbens ab, so daß sich dieser infolge des auf seiner Vorderseite wirkenden Pumpendruckes in eine Abregelstellung bewegt. Die Hauptmenge des Drucköls strömt dann zu einem Einlaßkanal ab. Das DBV wirkt hier als Vorsteuerventil für den Stromregelkolben. Bei dieser Abregelung erzeugt die Ölströmung an der Vorderseite des Stromregelkolbens eine starke örtliche Erwärmung, so daß sich der Kolben stärker ausdehnt als das umgebende Gehäuse. Als Folge davon kann es zu einem Kolbenklemmen kommen.

Eine Flügelzellenpumpe mit einem in den Stromregelkolben eingebauten DBV ist aus der EP 01 53 968 bekannt. In dieser Anordnung öffnet parallel zum DBV ein sogenanntes Temperaturfühlerventil einen Entladestromweg zum Einlaßkanal der Pumpe, wenn die Temperatur im Entladestromweg über einen Grenzwert hinaus ansteigt. Eine weitere Aufheizung des Stromregelkolbens und der inneren Pumpenteile läßt sich damit vermeiden. Das Temperaturfühlerventil besteht aus einem Eisenstab mit geringer Wärmedehnung, während das Pumpengehäuse aus Aluminium besteht. Der Stab sperrt mit einem Ende eine Bohrung ab, die ein Teil des Entladestromweges ist. Wenn das heiße Drucköl den Eisenstab umspült, entsteht ein Durchtrittsspalt zwischen dem den Eisenstab umschließenden Gehäuse und der Bohrung. Auf diese Weise leitet man unter Umgehung des DBV einen Teil des Drucköls zur Saugseite der Pumpe ab. Dabei wirkt das Temperaturfühlerventil als Vorsteuerventil für den Stromregelkolben, der gegen Federkraft eine Verbindung von der Druckseite der Pumpe zu einem Überströmkanal herstellt. Als Folge davon verringert sich der Auslaßdruck und damit die Temperatur. Die Temperatursteuerung dieser bekannten Pumpe ist aufwendig und daher teuer.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine preisgünstige Lösung zum Abbau der hohen Temperaturbelastung der Pumpe zu finden, die insbesondere beim Kaltstart und bei gleichzeitigem Lenken in die Endlagen auftreten kann.

Diese Aufgabe ist durch das Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung enthalten die Ansprüche 2 bis 4.

Nach der Erfindung sieht man zwischen der Druckplatte und dem Kurvenring Dehnelemente vor. Diese Dehnelemente haben die Eigenschaft einer vielfach höheren Wärmedehnung als die anderen Pumpenbauteile aus Leichtmetall. Bei hoher Betriebstemperatur der Pumpe weiten sich die Dehnelemente auf, so daß sich die Druckplatte von dem aus Kurvenring, Flügeln und Rotor bestehenden Pumpenpaket abhebt. Es entsteht ein Spalt, über den zusätzliches Lecköl abströmen kann. Auf diese Weise schickt man nach Ansprechen des DBV weniger Drucköl über den Stromregelkolben, dessen thermische Belastung sich beträchtlich verringert.

Die Umgehung des Stromregelkolbens erfordert einen sehr geringen Bauaufwand und verhindert zuverlässig ein mögliches Klemmen und damit eine Zerstörung der Pumpe durch zu hohe Hitzeentwicklung.

Die Dehnelemente lassen sich vorteilhaft punktförmig in eingegossene Aussparungen der Stirnplatte oder des Kurvenringes unterbringen. Als Material für die Dehnelemente eignet sich ein temperaturbeständiger Kunststoff, vorzugsweise Polyamid, der kurzzeitig mit Temperaturspitzen von 200°C belastet werden kann.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Flügelzellenpumpe mit einem Stromregelventil und einem in dieses integrierten Druckbegrenzungsventil;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Stirnplatte entsprechend der Linie II-II in Fig. 1 bei weggelassenem Pumpengehäuse.

Die Flügelzellenpumpe entspricht in ihrem grundsätzlichen Aufbau einer bekannten doppelhubigen Bauart, so daß sich die Beschreibung auf die wesentlichen Teile beschränkt. Die Pumpe trägt auf einer Antriebswelle 1 einen Rotor 2, in welchem radial gleitende Flügel 3 geführt sind. Die Flügel 3 liegen mit ihrer schmalen Außenfläche in einem Kurvenring 4 an. Der Rotor 2 liegt zwischen einer vorderen Stirnplatte 5 und einer hinteren Druckplatte 6. Hinter der Druckplatte 6 befindet sich ein Druckraum 7, der über Drucköffnungen 8 und 10 mit den zwischen dem Rotor 2, dem Kurvenring 4 und den Flügeln 3 gebildeten druckführenden Förderräumen in Verbindung steht. Das Drucköl fließt den saugseitigen Förderräumen von einem nicht gezeichneten Tank über eine Zulaufbohrung 12, einen Überströmkanal 23, zwei Ringkammern 11 und Zuströmöffnungen 9 und 19 (Fig. 2) zu. In der Druckplatte 6 befinden sich teilringförmige Kanäle 14 bis 17, die in bekannter Weise mit Unterflügelräumen 18 (Fig. 1) verbunden sind und zum Andrücken der Flügel 3 dienen. Zum Fixieren der Druckplatte 6 am Kurvenring 4 sieht man Bohrungen 34 und 35 vor, in die nicht sichtbare Stifte eingreifen.

In einer an den Druckraum 7 anschließenden Gehäusebohrung 20 befindet sich ein durch eine Feder 21 belasteter Stromregelkolben 22. Dieser weist einen vorderen Steuerbund 23 auf, hinter welchem sich der Überströmkanal 13 befindet. Der Stromregelkolben 22 enthält ein Druckbegrenzungsventil (DBV) 24, dessen Ventilglied 25 dem Druck in einer Kammer 26 unterliegt. Diese Kammer steht über eine Drossel 27 mit einem, z. B. an eine Hilfskraftlenkung angeschlossenen Auslaß 28 in Verbindung. Der Auslaß 28 hat außerdem noch über eine Drossel 30 und eine Bohrung 31 mit dem Druckraum 7 für den Nutzstrom Verbindung. Die beiden Drosseln 27 und 30 dienen zum Erzeugen eines Druckabfalls, den man auf die beiden Seiten des Stromregelkolbens 22 leitet.

Nach einem Kaltstart des Motors, bei gleichzeitigem Lenken in eine der Endlagen, steigt der Druck in der Pumpe steil an, wobei das DBV 24 anspricht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß eine verhältnismäßig kleine Ölmenge aus dem Druckraum 7 über die Bohrung 31, den Anschluß 28, die Drossel 27, die Kammer 26 und das DBV 24 in den Überströmkanal 13 fließt. Dabei erfolgt eine Druckentlastung in der Kammer 26, so daß sich der mit einer Vorderseite 32 in den Druckraum 7 ragende Stromregelkolben 22 gegen die Kraft der Feder 23 und den noch in der Kammer 26 herrschenden Restdruck nach rechts verschiebt. Der Steuerbund 23 gibt den Überströmkanal 13 frei, so daß die Hauptmenge des umgewälzten Drucköls in die Ringkammern 11 abströmen kann. Aus den Ringkammern 11 wird das Drucköl erneut angesaugt. Das Drucköl wird innerhalb der Pumpe umgewälzt.

Bei diesem Abregelvorgang entsteht eine hohe Energieumwandlung von Druck in Wärme. Besonders an der Vorderseite 32 des Stromregelkolbens 22 und in seinem Innern, im Bereich des DBV 24, entsteht eine zu hohe Wärmeentwicklung. Um eine zu starke Erhitzung des Stromregelkolbens 22 mit den eingangs geschilderten Nachteilen zu vermeiden, sieht man einen weiteren Abströmweg unter Umgehung der Vorderseite 32 vor.

Nach der Erfindung setzt man zwischen die Druckplatte 6 und den Kurvenring 4 Dehnelemente 33 ein. Diese Dehnelemente 33 quellen bei starker Erhitzung, so daß sich zwischen dem Pumpenpaket 2, 3 und 4 und der Druckplatte 6 ein Leckölspalt bildet. Über diesen Leckölspalt kann das Drucköl auf drei Wegen abströmen:

• - nach innen zur Welle 1 und von dort über nicht sichtbare Schmierölbohrungen in den Behälter;
• - von den Förderkammern direkt nach außen in die Ringkammern 11, von wo das Drucköl erneut angesaugt wird und
• - über die Drucköffnungen 8 und 9 der Druckplatte 6 gleichfalls in die Ringkammern 11.

Dabei kann sich das Öl abkühlen und nachfolgend wieder in den Pumpenkreislauf zurückfließen.

Das Problem der zu starken Ölerwärmung tritt auch beim Lenken gegen den Bordstein im Stand auf, wenn das Lenkventil den Öldurchfluß nahezu absperrt. Sobald dieser Zustand nicht mehr anhält, kann das Öl zur Abkühlung über das Lenkventil in den Behälter abströmen.

Bezugszeichen

 1 Antriebswelle
 2 Rotor
 3 Flügel
 4 Kurvenring
 5 Stirnplatte
 6 Druckplatte
 7 Druckraum
 8 Drucköffnung
 9 Zuströmöffnung
10 Drucköffnung
11 Ringkammer
12 Zulaufbohrung
13 Überströmkanal
14 teilringförmiger Kanal
15 teilringförmiger Kanal
16 teilringförmiger Kanal
17 teilringförmiger Kanal
18 Unterflügelräume
19 Zuströmöffnung
20 Gehäusebohrung
21 Feder
22 Stromregelkolben
23 Steuerbund
24 Druckbegrenzungsventil
25 Ventilglied
26 Kammer
27 Drossel
28 Auslaß
29 -
30 Drossel
31 Bohrung
32 Vorderseite von 22
33 Dehnelemente
34 Bohrung
35 Bohrung

Claims (4)

1. Flügelzellenpumpe mit folgenden Merkmalen:

• - es sind in einem Rotor (2) geführte Flügel (3) vorhanden, die an ihrem Außenumfang in einem Kurvenring (4) entlanggleiten;
• - ein in einer Gehäusebohrung (20) verschiebbarer Stromregelkolben (22) ragt in einen Druckraum (7);
• - die Pumpe enthält ein Druckbegrenzungsventil (24);
• - eine Druckplatte (6) liegt durch die Kraft des im Druckraum (7) herrschenden Auslaßdrucks an einem durch den Rotor (2), die Flügel (3) und den Kurvenring (4) gebildeten Pumpenpaket an, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckplatte (6) und dem Kurvenring (4) Dehnelemente (33) angeordnet sind.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnelemente (33) punktförmig in Aussparungen der Druckplatte (6) gehalten sind.

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnelemente (33) in Aussparungen des Kurvenringes (4) eingesetzt sind.

4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnelemente (33) aus Kunststoff, beispielsweise Polyamid, bestehen.