DE102006047849A1

DE102006047849A1 - Rotationspumpe

Info

Publication number: DE102006047849A1
Application number: DE200610047849
Authority: DE
Inventors: Markus Schuster
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2008-04-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotationspumpe (1) zur Erzeugung eines Druckmittelstromes für einen Verbraucher, mit einem Pumpengehäuse (2), in dem ein Kurvenring (3) eingesetzt ist, und mit einem Rotor (4), der an einer Antriebswelle (5) in dem Kurvenring (3) drehbar gehalten ist, wobei der Rotor (4) Verdrängungselemente (6) in tangentialem Abstand zueinander trägt, die zwischen dem Rotor (4) und dem Kurvenring (3) eine Pumpenkammer (7) mit einer Drucköffnung (8) und eine Pumpenkammer (7') mit einer Saugöffnung (9) bilden. Um eine verschleißarme Rotationspumpe zu schaffen, ist vorgesehen, dass der Kurvenring (3) im tangentialen Bereich (10) der Pumpenkammer (7') die mit der Saugöffnung (9) in Wechselwirkung ist, eine in tangentialer Richtung verlaufende Nut (11) aufweist, die eine geringere Breite (b) als der Kurvenring (3) hat.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationspumpe zur Erzeugung eines Druckmittelstromes für einen Verbraucher, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Rotationspumpen zur Erzeugung eines Druckmittelstromes für einen Verbraucher, die vorzugsweise in ihrem Fördervolumen oder Hub verstellbar gebildet sind, sind beispielsweise durch die DE 199 42 466 A1 bekannt. Rotationspumpen weisen einen Kurven- oder Nockenring auf, der in ein Pumpengehäuse eingesetzt ist und darin verschiebbar oder verschwenkbar gelagert ist. In dem Kurvenring ist ein Rotor eingesetzt, der von einer Antriebswelle angetrieben ist und der Verdrängungselemente mit tangentialem Abstand zueinander trägt, die gleitend oder sich abwälzend an der Innenfläche des Kurvenringes sich entlang bewegen. Der Rotor mit den Verdrängungselementen ist exzentrisch zu dem Kurvenring anordenbar, sodaß sich zwischen den Verdrängungselementen und der Innenfläche des Kurvenrings Pumpenkammern mit vergrößerndem (Saugbereich) und mit verkleinerndem (Druckbereich) Volumen bilden.
Eine Saugöffnung zur Zufuhr von Fluid zu einer Pumpenkammer ist einer Drucköffnung zur Abfuhr eines unter Druck stehenden Druckmittelvolumens aus einer anderen Pumpenkammer gegenüberliegend angeordnet.
Der Kurvenring ist in einer Ausnehmung des Pumpengehäuses angeordnet und liegt darin an etwa gegenüberliegenden Wandabschnitten dichtend, aber gleit- oder verschiebbar an. Zwischen der Aussenseite des Kurvenringes und der Wand der Ausnehmung in dem Pumpengehäuse ist eine erste Druckkammer und dieser etwa gegenüberliegend eine zweite Druckammer, die voneinander fluidisch getrennt sind, ausgebildet. Die Druckkammern sind Bestandteile einer druckmittelbeaufschlagten Steileinrichtung für den Kurvenring.
Solche Rotationspumpen können Materialabtrag und Erosion aufweisen. Dies kommt hauptsächlich an Engstellen zustande, an welchen ein lokaler Unterdruck herrscht, wie etwa bei Flügelzellenpumpen im Spalt zwischen dem Flügelkopf und dem Kurvenring an dem ein Scherstrom in dem Druckmittel nicht nachgesaugt werden kann und eine gewisse Unterversorgung mit Druckmittel an dieser Engstelle auftritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verschleißarme Rotationspumpe zu schaffen.
Die Aufgabe wird mit einer Rotationspumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch dass in dem Kurvenring der Rotationspumpe tangential im Erstreckungsbereich der Pumpenkammer mit der Saugöffnung – dem Saugbereich also – eine Nut eingelassen ist, die eine geringere Breite als der Kurvenring aufweist, sodaß der Saugbereich des Kurvenringes von einem Kopf der Verdrängungselemente unter Bildung eines Spaltes zwischen den Verdrängungselementen und dem Kurvenring überstrichen werden kann, ist eine konstruktive Maßnahme getroffen, den Scherstrom in dem Druckmittel zwischen den Verdrängungselementen und dem Kurvenring besser nachsaugen zu können und die Strömungskavitation im Saugbereich zu verringern bzw. auszuschließen.
Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Da insbesondere bei Rotationspumpen, die als Flügelzellenpumpen ausgebildet sind, durch die ausgelösten Luftblasen die Druckwechselvorgänge in Umsteuerbereichen der Rotationspumpe, also im tangentialen Bereich des Kurvenringes zwischen Saugbereich und Druckbereich wesentlich beeinflußt werden, da der Elastizitätsmodul des Druckmittels durch die Anwesenheit von Luftblasen kleiner wird, entsteht unter Umständen eine großflächige Strömungskavitation im Saugbereich.
Es kann daher zweckmäßig sein, die Nut über nahezu den gesamten Saugbereich tangential in dem Kurvenring auszubilden, zumindest aber in einem Teilbereich des Kurvenringes, in dem der größte Materialabtrag an dem Kurvenring erfahrungsgemäß stattfinden würde. Die Breite der Nut kann dabei maximiert werden, dass nur noch eine Abroll- oder Gleitfläche für die Verdrängungselemente in dem Kurvenring verbleibt, die ein verschleißarmes Überstreichen der Verdrängungselemente gewährleistet. Beispielsweise kann die Breite der Nut etwa 7/8 der Breite des Kurvenringes betragen.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Rotationspumpe ist die Breite der Nut über deren Länge gleich.
Die Ränder der Nut können radial verlaufen, sodaß sich ein rechteckiger Querschnitt der Nut ergibt. Es kann auch zweckmäßig sein, die Ränder der Nut und deren Querschnitt selbst teilkreisförmig oder elliptisch oder in einer anderen, von der Kreisform abweichenden Form zu gestalten.
Die Rotationspumpe kann als Flügelzellenpumpe gebildet sein und zur Druckmittelversorgung eines Aktuators einer Hilfskraft- oder Fremdkraftlenkung oder eines aktiven Fahrwerks eines Personen- oder Nutzkraftwagens Verwendung finden.
Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben.
In der Zeichnung zeigt:
1 einen schematischen Längsschnitt durch eine als Flügelzellenpumpe gebildete Rotationspumpe,
2 einen Querschnitt durch die Rotationspumpe in 1 entlang der Linie II-II.
In 1 ist in einem schematischen Längsschnitt eine als Flügelzellenpumpe 17 ausgebildete Rotationspumpe 1 gezeigt, die einen Druckmittelstrom an einen nicht gezeigten Druckmittelabgang eines Stromregelventils bereitstellt. Die Flügelzellenpumpe 17 weist einen variablen Hub auf und eignet sich beispielsweise als Förderaggregat in einer Fremdkraft- oder Hilfskraftlenkung eines Kraftfahrzeugs. Die Flügelzellenpumpe 17 besteht im Wesentlichen aus einem Pumpengehäuse 2, in dem in einer Ausnehmung, die durch ihre Wände 18 angedeutet ist, ein Kurvenring 3 verschiebbar oder verschwenkbar angeordnet ist. Exzentrisch zu dem Kurvenring 3 ist darin ein Rotor 4, welcher radialverschiebliche Flügel 19 als Verdrängungselemente 6 trägt, angeordnet. Der Rotor 4 ist von einer Antriebswelle 5 angetrieben. Die Flügel 19 gleiten, von einem hydraulischen Hinterflügeldruck an die Innenkontur des Kurvenringes 3 angelegt, mit ihrem Flügelkopf 12 an dem Kurvenring 3 entlang.
Zwischen den Flügeln 19 bilden sich Pumpenkammern 7 unterschiedlichen Volumens. Dabei wird von einer Saugöffnung 9 oder einer Saugniere Druckmittel von einer Pumpenkammer 7, die ein sich vergrößerndes Volumen aufweist, angesaugt und über eine Drucköffnung 8 oder Druckniere an den Druckmittelabgang abgeleitet.
Um insbesondere großflächige Strömungskavitation in einem tangentialen Bereich 10 der Pumpenkammer 7, die mit der Sauöffnung 9 korrespondiert – dem Saugbereich 13 –, in dem sie daraus Druckmittel ansaugt, zu verhindern, ist in den Kurvenring 3 eine Nut 11 in tangentialer Richtung des Kurvenringes 3 eingelassen. Die Nut 11 reicht von einem Umsteuerbereich 14 der Rotationspumpe 1, in dem von Druck auf Sog umgesteuert wird, bis zu einem zweiten, dem Umsteuerbereich 14 gegenüberliegende Umsteuerbereich 15, der von Sog auf Druck umsteuert.
Wie 2 in einem Querschnitt entlang der Linie II–II in 1 zeigt, verläuft die Nut 11 mittig, zentriert am Innenumfang des Kurvenringes 3. Ihre Ränder 16 sind radial verlaufend, sodaß die Nut 11 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen rechteckförmigen Querschnitt hat, der über die Länge der Nut 11 gleichbleibend ist. Die Breite b der Nut 11 ist geringer als die Breite b_K des Kurvenringes 3 und ist so bemessen, dass noch ein sicheres, verschleißarmes Gleiten der Köpfe 12 der Flügel 19 auf dem Kurvenring 3 ermöglicht ist. Die Tiefe t der Nut 11 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 0,1 mm.

1: Rotationspumpe
2: Pumpengehäuse
3: Kurvenring
4: Rotor
5: Antriebswelle
6: Verdrängungselemente
7, 7': Pumpenkammer
8: Drucköffnung
9: Saugöffnung
10: Bereich, v. 7
11: Nut
12: Kopf, v. 6
13: Saugbereich
14: Umsteuerbereich
15: Umsteuerbereich
16: Rand, v. 11
17: Flügelzellenpumpe
18: Wand
19: Flügel
b: Breite, v. 11
b_K: Breite, v. 3
t: Tiefe, v. 11

Claims

Rotationspumpe zur Erzeugung eines Druckmittelstromes für einen Verbraucher, mit einem Pumpengehäuse (2) in dem ein Kurvenring (3) eingesetzt ist, und mit einem Rotor (4) der an einer Antriebswelle (5) in dem Kurvenring (3) drehbar gehalten ist, wobei der Rotor (4) Verdrängungselemente (6) in tangentialem Abstand zueinander trägt, die zwischen dem Rotor (4) und dem Kurvenring (3) eine Pumpenkammer (7) mit einer Drucköffnung (8) und ein Pumpenkammer (7') mit einer Saugöffnung (9) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurvenring (3) im tangentialen Bereich (10) der Pumpenkammer (7), die mit der Saugöffnung (9) in Wechselwirkung ist, eine in tangentialer Richtung verlaufende Nut (11) aufweist, die eine geringere Breite (b) als der Kurvenring (3) hat.
Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (11) in ihren Abmessungen so gestaltet ist, dass keine Kavitation im Spalt zwischen dem Kopf (12) der Verdrängungselemente (6) und dem Kurvenring (3) auftritt.
Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (11) sich tangential über den gesamten Saugbereich (13) zwischen Umsteuerbereichen (14, 15) des Kurvenringes (3) erstreckt.
Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (11) sich tangential über den Saugbereich (13) im Bereich des größten Materialabtrages in dem Kurvenring (3) erstreckt.
Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nut (11) tangential über einen Teil des Saugbereichs (13) des Kurvenringes (3) erstreckt.
Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (b) der Nut (11) höchstens etwa 7/8 der Breite (b_K) des Kurvenringes (3) beträgt.
Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (11) über ihre Breite (b) etwa gleich tief ist.
Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (11) zentriert in dem Kurvenring (3) angeordnet ist.
Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder (16) der Nut (11) etwa radial verlaufen.
Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (11) einen teilkreisförmigen oder elliptischen oder von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist.
Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationspumpe (1) eine Flügelzellenpumpe (17) ist.
Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationspumpe (1) zur Druckmittelversorgung eines Aktuators eines Hilfskraft- oder Fremdkraftlenksystems oder eines aktiven Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs dient.