DE102005056024B4

DE102005056024B4 - Pumpe

Info

Publication number: DE102005056024B4
Application number: DE102005056024.5A
Authority: DE
Inventors: Erwin Konz
Original assignee: Magna Powertrain Bad Homburg GmbH
Current assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2005-11-24
Publication date: 2016-11-10
Anticipated expiration: 2025-11-25
Also published as: DE102005056024A1

Abstract

Pumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe oder Rollenzellenpumpe für Lenkhilfe, mit einem Stromregelventil (5), wobei die Achse des Stromregelventils (5) radial beabstandet parallel zur Achse eines Rotors (13) angeordnet ist und das Stromregelventil (5) zwei entgegengesetzt angeordnete, um 180° versetzte Abströmkanäle (45) aufweist, welche mit zwei vom Tank bzw. Sauganschluss (39) kommenden Rücklaufleitungen (41) seitlich in Fluidverbindung stehen und somit in den Rücklaufkanälen (41) Injektoren ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufkanäle (41) gradlinig vom Tank bzw. Sauganschluss (39) bis zu den Saugnieren bzw. Ansaugbereichen (43) der Rotationsgruppe verlaufen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe oder Rollenzellenpumpe für Lenkhilfe, mit einem Stromregelventil, welches den bei hohen Drehzahlen nicht für die Lenkung benötigten, überschüssigen Volumenstrom wieder dem Ansaugbereich der Pumpe zuführt, wobei die Achse des Stromregelventils radial beabstandet parallel zur Achse eines Rotors angeordnet ist.
Derartige Pumpen sind bekannt. Sie weisen allerdings den Nachteil auf, dass die Abströmkanäle des Stromregelventils nicht um 180° gegeneinander versetzt sind und dadurch bei der Abströmung seitliche, radial unausgeglichene Reaktionskräfte auf den Kolben einwirken, welche zu einem Kolbenklemmen führen können.
Andere Lenkhilfpumpen weisen zwar ein Stromregelventil mit zwei entgegengesetzt angeordneten, um 180° versetzten Abströmkanälen auf, welche mit zwei vom Tank bzw. Sauganschluss kommenden Rücklaufleitungen in Fluidverbindung stehen und somit in den Rücklaufkanälen Injektoren ausbilden, aber bei diesen Pumpen liegt das Stromregelventil in der Achse der Rotorachse, so dass in diesen Pumpen kein Durchtrieb für eine Antriebswelle zum Antrieb einer zweiten Pumpe oder eines zweiten Aggregates möglich ist.
DE 19541220C1 zeigt eine Förderpumpe für ein hydraulisches System, welche bei schwankenden Drehzahlen einen Verbraucher mit einem gleichbleibenden Flüssigkeitsstrom versorgen soll, mit einer durch eine erste vom Förderdruck der Pumpe und einem niedrigeren Druck gebildeten Druckdifferenz steuerbare Förderstromdrossel in der Förderleitung und einem Stromregler, welcher in einer Boosterleitung zwischen der Druckseite der Pumpe und deren Saugseite angeordnet ist und überschüssige Hydraulikflüssigkeit in Abhängigkeit von dem an den Verbraucher abgegebenen Flüssigkeitsstrom abregelt.
DE 10134474 A1 zeigt eine Lenkhelfpumpe, mit einer Stromregelventileinrichtung und einer Injektoreinrichtung, bei welcher der/die vom Stromregelventil abströmenden Fluidstrahl(en) in die Pumpe zurücklaufendes Fluid aus einem Saugrohranschluß oder einer Tankeinrichtung mitreißen.
DE19525866 A1 zeigt eine Flügelzellenpumpe mit einem Stromregelventil, das als Sitzventil ausgeführt ist und gegen eine Steuerplatte abdichtet. Es ist zunächst geschlossen und öffnet nach Überwinden seiner Federkraft im Abregelbereich einen mehr oder weniger großen rechteckigen Querschnitt zur Saugseite der Pumpe. Der genannte Stand der Technik zeigt keine Lösung, in der die Rücklaufkanäle gradlinig durchgängig vom Tank bzw. Sauganschluss bis zu den Saugnieren bzw. Ansaugbereichen der Rotationsgruppe verlaufen.
Die Pumpen sind kompliziert aufgebaut und strömungstechnisch nachteilig ausgelegt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe darzustellen, die diese Nachteile nicht aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Pumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe oder Rollenzellenpumpe für Lenkhilfe, mit einem Stromregelventil, welches den bei hohen Drehzahlen nicht für die Lenkung benötigten, überschüssigen Volumenstrom wieder dem Ansaugbereich der Pumpe zuführt, wobei die Achse des Stromregelventils radial beabstandet parallel zur Achse eines Rotors angeordnet ist, wobei erfindungsgemäß das Stromregelventil zwei entgegengesetzt angeordnete, um 180° versetzte Abströmkanäle aufweist, welche mit zwei vom Tank bzw. Sauganschluss kommenden Rücklaufleitungen in Fluidverbindung stehen und somit in den Rücklaufkanälen Injektoren ausbilden, und wobei die Rücklaufkanäle gradlinig vom Tank bzw. Sauganschluss bis zu den Saugnieren bzw. Ansaugbereichen der Rotationsgruppe verlaufen.
Eine derartige Pumpe hat den Vorteil, dass aufgrund des radial beabstandet parallel zur Achse eines Rotors versetzten Stromregelventils ein Durchtrieb der Pumpenwelle möglich ist und das Stromregelventil trotzdem zwei entgegengesetzt angeordnete Abströmkanäle aufweist, deren Radialkräfte auf das Stromregelventil sich kompensieren.
Weiterhin weist eine derartige Pumpe den Vorteil auf, dass die Rückführkanäle, in denen nur ein geringer Druck herrscht, ohne Umlenkverluste bis zu den Ansaugbereichen der Rotationsgruppe geführt werden, während die Abströmstrahlen des Stromregelventils bei der Einmündung in die Rückführkanäle zwar umgelenkt werden, aber aufgrund ihrer höheren kinetischen Energie und damit ihres höheren dynamischen Drucks für diese Umlenkung viel besser geeignet sind als eine eventuelle Umlenkung der druckloseren Rückführkanäle, wie es im Stand der Technik der Fall ist.
Eine erfindungsgemäße Pumpe zeichnet sich dadurch aus, dass im Einmündungsbereich der Abströmkanäle in die Rückführkanäle Umlenkstopfen angeordnet sind. Das hat den Vorteil, dass die hohe kinetische Energie der Strahlen aus den Abströmkanälen durch Umlenkstopfen mit hochfesterem Material als das Gehäusematerial umgelenkt werden können und damit zu einer verschleißarmen Pumpenausführung führen. Außerdem kann durch eine entsprechend gut ausgeformte Umlenkung der Strömung in den Umlenkstopfen der Strömungsverlust niedrig gehalten werden.
Bevorzugt wird eine Pumpe, welche für einen Durchtrieb der Welle geeignet ist. Das hat den Vorteil, dass an die Lenkhilfpumpe eine zweite Pumpe, beispielsweise zur Kraftstoffförderung, oder eine Wasserpumpe oder ähnliche Nebenaggregate, welche im Kraftfahrzeug benötigt werden, mit angetrieben werden können und dadurch ein weiterer Einbauort im Riementrieb des Verbrennungsmotors nicht notwendig ist.
Bevorzugt wird weiterhin eine Pumpe, bei welcher die Rückführkanäle symmetrisch angeordnet sind. Das hat den Vorteil, dass bei gleicher Länge und gleichen Strömungsverhältnissen der Rückführkanäle die beiden Saugnieren der Flügelzellenpumpe gleichmäßig aufgeladen werden.
Auch wird eine Pumpe bevorzugt, bei welcher die Abströmkanäle des Stromregelventils symmetrisch angeordnet sind. Das hat den Vorteil, dass auch die symmetrischen Abströmstrahlen, welche mit hoher Geschwindigkeit aus dem Stromregelventil abströmen, bei der Einmündung in die Rückführkanäle für eine gleichmäßig verteilte Strömungsenergie und damit für eine gleichmäßige Aufladung der beiden Saugnieren sorgen können. Dadurch wird ein gleichmäßiger Fülldruck für beide Saugbereiche gewährleistet.
Eine weitere erfindungsgemäße Pumpe zeichnet sich dadurch aus, dass die Rückführkanäle unter einem gewissen Winkel zueinander verlaufen. Das hat den Vorteil, dass von dem einen in die Pumpe einmündenden Sauganschluss oder von dem an der Pumpe angebrachten Tank die Rückführkanäle auseinanderstreben und direkt gradlinig in die Saugnieren der Pumpe einmünden, so dass in den Rückführkanälen keine Umlenkung und damit keine Strömungsverluste entstehen können.
Es wird weiterhin eine Pumpe bevorzugt, welche einen Anbaubereich für eine zweite Pumpe oder ein ähnliches Nebenaggregat aufweist. Durch eine entsprechende Anflanschfläche am Gehäuse wird damit ermöglicht, dass ein zweites Nebenaggregat mit der Pumpe zu einer Baueinheit montiert und somit entsprechend einfach am Kraftfahrzeugmotor angeordnet werden kann.
Auch wird eine Pumpe bevorzugt, bei welcher der Durchmesser der Abströmkanäle kleiner ist als der Durchmesser der Rückführkanäle. Das hat den Vorteil, dass entsprechend den Strömungsgeschwindigkeiten und den kinetischen Energien innerhalb der verschiedenen Strahlen die Kanaldurchmesser gestaltet werden und somit Bauraum eingespart werden kann. Die mit hoher kinetischer Energie aus dem Stromregelventil abströmenden Strahlen benötigen nur einen geringen Durchmesser, während die Rücklaufleitungen mit geringer kinetischer Energie zur Vermeidung von Widerständen und zur guten Durchströmung einen größeren Durchmesser erhalten. Der kleinere Durchmesser der Abströmkanäle führt zu einer höheren Geschwindigkeit und damit zu einem besseren dynamischen Aufladeeffekt.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben.
1 zeigt eine Pumpe im Querschnitt durch das Stromregelventil und die Rotationsgruppe.
2 zeigt einen Querschnitt durch die Pumpe im Bereich der Abströmkanäle und der Rückführkanäle.
3 zeigt eine andere Anordnung der Abström- und Rückführkanäle.
4 zeigt das Gehäuse mit der Anflanschfläche für eine zweite Pumpe.
In 1 ist ein Querschnitt durch ein Pumpengehäuse 1 dargestellt. In dem Pumpengehäuse 1 ist in einer Kolbenführung 3 ein Stromregelventilkolben 5 gegen eine Feder 7 verschieblich gelagert. Innerhalb des Stromregelventilkolbens 5 ist noch ein Druckbegrenzungspilotventil 9 angeordnet, welches bei Überschreiten eines maximalen Drucks aus dem Stromregelventil ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil macht. Derartige Stromregel- und Druckbegrenzungsventile in Lenkhilfpumpen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden deshalb hier nicht besonders erläutert. Für die Erfindung wesentlich ist, dass das Stromregelventilkolben 5 radial beabstandet parallel zu einer Pumpenantriebswelle 11 angeordnet ist. Die Pumpenantriebswelle 11 treibt einen Rotor 13 an, in welchem in Schlitzen radial verschieblich Flügel 15 gelagert sind. Die Flügel 15 gleiten mit ihren Flügelköpfen an einem Konturring 19 entlang, der eine im Wesentlichen elliptische Hubkontur aufweist und damit mit dem Rotor und den Flügeln sich vergrößernde und verkleinernde Zellen ausbildet, welche bei Umdrehungen des Rotors Öl ansaugen und wieder unter Druck ausstoßen. Die Rotationsgruppe wird durch eine vordere Seitenplatte 21 und eine hintere Seitenplatte 23 abgeschlossen, wodurch die gesamte Rotationsgruppe innerhalb einer Gehäuseausnehmung 25 im Gehäuse 1 der Flügelzellenpumpe angeordnet ist. Das Gehäuse 1 wird durch einen Deckel 27 derart abgeschlossen, dass sowohl die Stromregelventilbohrung für die Kolbenführung 3 als auch die Gehäuseausnehmung 25 verschlossen sind. Von der hinteren Seitenplatte 23 führt über Druckauslassöffnungen 29 ein Druckkanal 31 unter anderem zu einem Querkanal 33, durch welchen der Stromregelventilkolben 5 mit dem Druck am Druckauslass der Rotationsgruppe beaufschlagt wird. Bei Überschreiten einer gewissen Druckdifferenz am Stromregelventilkolben 5, welche durch einen Druck vor und hinter einer Messblende entsprechend auf den Kolben und im Kolbenfederraum aufgebracht wird, öffnet der Stromregelventilkolben 5 Abflussbohrungen, und für die Lenkung überschüssiges Öl wird direkt wieder in den Ansaugbereich der Rotationsgruppe zurückgeführt. Durch die radial beabstandete Anordnung des Stromregelventils 5 ist im Gehäuse 1 die Möglichkeit gegeben, durch eine entsprechend angeordnete Bohrung 35 eine Welle einer zweiten Pumpe mit einem verzahnten Ende 37 der Pumpenantriebswelle 11 zu verbinden und somit einen Durchtrieb für ein zweites Nebenaggregat zu schaffen, was bei einer axialen Anordnung des Stromregelventils 5, wie im Stand der Technik bekannt, nicht möglich wäre.
In 2 ist ein anderer Schnitt durch das Pumpengehäuse 1 dargestellt. Von einem Rücklaufanschluss 39, in welchen ein Rücklauf aus der Servolenkung oder ein entsprechend angebrachter Ölbehälter einmünden kann, führen zwei Rückführkanäle 41 gradlinig bis in die Ansaugbereiche 43 der Rotationsgruppe. Die Kolbenführung 3 des Stromregelventilkolbens 5 weist zwei entgegengesetzt angeordnete Abströmkanäle 45 auf, welche in die Rückführkanäle 41 einmünden. Durch die Abströmkanäle 45 strömt nach Öffnen des Stromregelventilkolbens ein entsprechender Ölstrom mit hoher Geschwindigkeit mit zwei Strahlen in die Einmündungsbereiche der Rückführkanäle 41. Da die kinetische Energie der Abströmstrahlen in relativ weichen Werkstoffen, wie beispielsweise bei einem Aluminiumgehäuse, für Auswaschungen sorgen könnten, werden im Mündungsbereich 47 Umlenkstopfen 49 mittels entsprechender Montageöffnungen 51 eingebracht, welche aus einem strömungswiderstandsfähigen Material bestehen. So können beispielsweise Umlenkstopfen 49 aus Bronzematerialien eingesetzt werden, welche eine annähernd gleiche Wärmeausdehnung haben wie die Aluminiumgehäuse der Lenkhilfpumpen. Die Umlenkstopfen besitzen im Durchströmungsbereich 47 entsprechende Formgebungen und Ausnehmungen 53, welche sowohl ein Durchströmen des vom Rücklaufanschluss 39 zurückgeführten Öls durch die Rückführkanäle 41 als auch eine entsprechende Umlenkung der Abströmstrahlen aus den Abströmkanälen 45 in Richtung der Rückführkanäle 41 ermöglichen, so dass in diesem Bereich die hohe kinetische Energie der Abströmstrahlen die Ölströme aus den Rückführkanälen mitreißt und für einen entsprechenden Aufladedruck in den Ansaugbereichen 43 der Flügelzellenpumpe sorgt. Die hierdurch geschaffene beidseitige Injektorausführung, mechanisch gefertigt, garantiert einen gleichmäßigen und höheren Fülldruck der beiden Saugkammern als im Stand der Technik. Über das parallel über der Rotationsgruppe angeordnete Stromregelventil 5 wird somit eine symmetrische Aufladung mittels der Umlenkstopfen 49 in den beiden Saugbereichen bewirkt, und der gewünschte Durchtrieb von der Pumpenantriebswelle 11 zu einer eventuell angeflanschten zweiten Pumpe wird ermöglicht.
Zu der Anordnung der Umlenkstopfen 49 und der Abströmkanäle 45 sowie der Rückführkanäle 41 ist noch folgendes anzumerken. Die Abströmkanäle 45 liegen mit ihrer Mittelachse etwas hinter der Mittelachse der Rückführkanäle 41, so dass die Umlenkbögen 53, wie in der Darstellung „X” des um 90° gedrehten und geschnittenen Umlenkstopfens 49 gezeigt, hinter den Durchströmöffnungen 55 für die Rückführkanäle liegen. Damit wird ein seitliches Anschneiden der Strömung in den Rückführkanälen 41 durch die in der Umlenkung 53 einschießenden Abströmstrahlen ermöglicht.
In 3 ist eine andere Anordnung der Rückführkanäle und der Positionen der Umlenkstopfen dargestellt. Die Anordnung des Stromregelventils 5, der Abströmkanäle 45 und der Rotationsgruppe mit den Ansaugbereichen 43 ist die selbe wie in der 2. Die Rückführkanäle sind allerdings anders gestaltet. Zwei verkürzte Rückführkanäle 60 münden in die Abströmkanäle 45 und enden hinter den Abströmkanälen 45 in einer Sackbohrung. Zwei Querkanäle 62 führen in Richtung der Abströmkanäle nach außen. Diese Rückführkanalabschnitte 62 münden wiederum rechtwinklig in zwei Rückführkanalabschnitte 64, welche dann in die Ansaugbereiche 43 der Flügelzellenpumpe münden. Öffnungen für zwei Umlenkstopfen 70 können entweder an der Position 66 oder an der Position 68 angeordnet werden. Durch diese Führung der Rückführkanäle wird die Injektorwirkung der Abströmkanäle 45 zunächst im Rückführkanalbereich 72 benutzt und dann der gesamte Rückführölstrom sowohl aus den Rückführkanälen als auch aus den Abströmkanälen durch die Umlenkstopfen 70 im Bereich 74 umgelenkt. Nachteilig bei dieser Version ist allerdings die doppelte Umlenkung der Rückführkanäle durch die verschiedenen Kanalabschnitte im Gegensatz zu den gerade verlaufenden Rückführkanälen 41 in 2.
In 4 ist die Rückseite des Pumpengehäuses mit der Anflanschfläche 80 für ein weiteres Nebenaggregat dargestellt. Durch die Bohrung 35 kann die entsprechende Ankopplung an die Pumpenantriebswelle 11 aus 1 oder eine durchragende Welle aus der Rotationsgruppe in die zweite Pumpe erfolgen. Das zusätzliche Nebenaggregat kann beispielsweise über vier Befestigungseinrichtungen 82, beispielsweise durch Gewinde oder ähnliche Anordnungen, angeflanscht werden. In einem Ausschnitt ist in dieser Darstellung auch noch eine Hauptstromdrossel 84 dargestellt, welche aus der Druckkanal 31 aus 1 abzweigt und an welcher die Druckdifferenz zur Betätigung des Stromregelventilkolbens 5 abfällt. Der zur Lenkhilfeinrichtung führende Strom fließt also durch die Hauptstromdrossel 84 zum Druckanschluss 86 und von dort weiter in die Servolenkung.
Zur weiteren Ausführung der vorgeschlagenen Pumpe ist zu sagen, dass das Druckguss-Aluminiumgehäuse im Bereich der Gehäuseausnehmung 25 drucklos ist, dass der Stahlring nur mit Pinlochbohrungen versehen ist und nicht mit zusätzlichen Öldurchführkanälen und damit eine entsprechend hohe Festigkeit aufweist, und dass die Druckplatten beispielsweise aus warmbehandelten Aluminium-Druckguss hergestellt sein können.
Bezugszeichenliste

1: Pumpengehäuse
3: Kolbenführung
5: Stromregelventilkolben
7: Feder
9: Druckbegrenzungspilotventil
11: Pumpenantriebswelle
13: Rotor
15: Flügel
19: Konturring
21: vordere Seitenplatte
23: hintere Seitenplatte
25: Gehäuseausnehmung
27: Deckel
29: Druckauslassöffnung
31: Druckkanal
33: Querkanal
35: Bohrung
37: verzahntes Ende
39: Rücklaufanschluss
41: Rücklführkanäle
43: Ansaugbereiche
45: Abströmkanäle
47: Mündungsbereich/Durchströmungsbereich
49: Umlenkstopfen
51: Montageöffnung
53: Formgebungen/Ausnehmungen/Umlenkbögen
55: Durchstromöffnungen
60: verkürzte Rückfuhrkanäle
62: Querkanäle
64: Rückführkanalabschnitt
66, 68: Positionen
70: Umlenkstopfen
72: Rückführkanalbereich
74: Umlenkstopfenbereich
80: Anflanschfläche
82: Befestigungseinrichtung
84: Hauptstromdrossel
86: Druckanschluss

Claims

Pumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe oder Rollenzellenpumpe für Lenkhilfe, mit einem Stromregelventil (5), wobei die Achse des Stromregelventils (5) radial beabstandet parallel zur Achse eines Rotors (13) angeordnet ist und das Stromregelventil (5) zwei entgegengesetzt angeordnete, um 180° versetzte Abströmkanäle (45) aufweist, welche mit zwei vom Tank bzw. Sauganschluss (39) kommenden Rücklaufleitungen (41) seitlich in Fluidverbindung stehen und somit in den Rücklaufkanälen (41) Injektoren ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufkanäle (41) gradlinig vom Tank bzw. Sauganschluss (39) bis zu den Saugnieren bzw. Ansaugbereichen (43) der Rotationsgruppe verlaufen.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe im Einmündungsbereich der Abströmkanäle (45) in die Rückführkanäle (41) Umlenkstopfen (49, 70) aufweist.
Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe für einen Durchtrieb der Welle (11) geeignet ist.
Pumpe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführkanäle (41, 60, 62, 64) symmetrisch angeordnet sind.
Pumpe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abströmkanäle (45) symmetrisch angeordnet sind.
Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführkanäle 41, 60) unter einem gewissen Winkel zueinander verlaufen.
Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe einen Anbaubereich (80) für eine zweite Pumpe oder ein ähnliches Nebenaggregat aufweist.
Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Abströmkanäle (45) kleiner ist als der Durchmesser der Rückführkanäle (41, 60, 62, 64).