DE102006060433B4

DE102006060433B4 - Flügelzellenpumpe

Info

Publication number: DE102006060433B4
Application number: DE200610060433
Authority: DE
Inventors: Edgar Motzer
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2014-10-23
Anticipated expiration: 2026-12-22
Also published as: DE102006060433A1

Abstract

Flügelzellenpumpe zur Erzeugung eines Druckmittelstromes für einen Verbraucher, mit einem Pumpengehäuse (2) in dem ein Kurvenring (3) eingesetzt ist und an einer Lagereinrichtung (4) an seiner Außenseite (5) begrenzt in dem Pumpengehäuse (2) schwenkbar und/oder verschiebbar ist, mit einem Rotor (6), der an einer Antriebswelle (7) in dem Kurvenring (3) drehbar gelagert ist, wobei der Rotor (6) Schlitze (8) aufweist, in denen Flügel (9) radial verschiebbar angeordnet sind und zwischen dem Rotor (6) und dem Kurvenring (3) eine Pumpenkammer (10) mit einer Saugöffnung und einer Drucköffnung bilden, und mit einer Druckmittel-beaufschlagten Stelleinrichtung (11) zur Veränderung der Exzentrizität des Kurvenringes (3) zu dem Rotor (6), bestehend aus einer ersten Druckkammer (12) und einer zweiten Druckkammer (13) zwischen der Außenseite (5) des Kurvenringes (3) und einer Innenfläche (14) des Pumpengehäuses (2), die über Druckmittel-führende Steuerkanäle (15, 16) mit einer Regeleinrichtung (17) verbunden sind, wobei die erste Druckkammer (12) von der zweiten Druckkammer (13) durch die Lagereinrichtung (4) und ein in tangentialer Richtung des Außenseite (5) des Kurvenringes (3) von der Lagereinrichtung (4) beabstandet angeordnetes Druckmittel (18) zwischen der Außenseite (5) des Kurvenringes (3) und der Innenfläche (14) des Pumpengehäuses (2) fluidisch getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkanäle (15, 16) durch formgebende Werkzeuge beim Gießen oder Sintern von Pumpengehäuseteilen (19) oder durch spanabhebende Werkzeuge oder durch Umformung in der Art einer Oberflächennut in den Pumpengehäuseteilen (19) gebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe zur Erzeugung eines Druckmittelstromes für einen Verbraucher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Flügelzellenpumpen mit veränderlichem Verdrängungsvolumen zur Erzeugung eines Druckmittelstromes sind bekannt. Derartige Flügelzellenpumpen weisen einen vorzugsweise kreisförmigen Kurvenring auf, der um eine Lagereinrichtung abrollbar oder verschiebbar in einem Pumpengehäuse bzw. einem Außenring um den Kurvenring angeordnet ist. Ein Rotor mit radial verlaufenden Schlitzen, in denen Flügel verschieblich gehalten sind, greift in den Kurvenring ein und bildet eine Pumpenkammer mit einer Saug- und einer Drucköffnung.
Die DE 199 42 466 A1 beschreibt eine Flügelzellenpumpe deren Verdrängungsvolumen stufenlos verändert werden kann. Die Flügelzellenpumpe weist zu diesem Zweck eine von Druckmittel beaufschlagbare Stelleinrichtung zur Veränderung der Exzentrizität des Kurvenrings relativ zu dem Rotor auf.
Die DE 601 10 832 T2 offenbart eine Flügelzellenpumpe mit variabler Kapzität, bei der ein bewegbarer Nockenring zwei gegenüberliegende Wirkkammern bildet. Ein Differenzdrucksteuerventil ist durch zwei Einlasskanäle mit den Wirkkammern verbunden.
Die Stelleinrichtung wird im Wesentlichen durch eine erste Druckkammer und eine zweite Druckkammer zwischen der Außenseite des Kurvenrings und der Innenfläche des Pumpengehäuses oder der Innenfläche des Außenringes gebildet. Die erste und die zweite Druckkammer sind durch eine als Schwenklager ausgebildete Lagereinrichtung in Form eines axial verlaufenden Stiftes und durch ein in tangentialer Richtung der Außenseite des Kurvenringes beabstandet zu dem Schwenklager angeordnetes, axial verlaufendes Dichtmittel zwischen der Außenseite des Kurvenrings und der Innenfläche des Pumpengehäuses fluidisch voneinander getrennt. Der Druck in der ersten und zweiten Druckkammer wird von einer Regeleinrichtung, wie einer Steuerdrossel oder einem Kolbensteuerventil, die über Steuerkanäle mit den Druckkammern fluidisch verbunden ist und die Differenzdrücke in der ersten und zweiten Druckkammer in Abhängigkeit von dem aktuellen Verdrängungsvolumen oder Druck des Druckmittelstromes erzeugen, geregelt.
Die Steuerkanäle in den bekannten Flügelzellenpumpen sind in der Regel durch mehrere Arbeitsschritte benötigende, spanabhebende Verfahren hergestellt und bedürfen eines gewissen Herstellungsaufwandes. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellenpumpe kostengünstig mit reduziertem Bearbeitungsaufwand herzustellen.
Die Aufgabe wird mit einer Flügelzellenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch dass die Steuerkanäle in der Art von Oberflächennuten unmittelbar beim Herstellungsvorgang der sie aufnehmenden Pumpengehäuseteile gebildet werden – durch formgebende Werkzeuge im Gieß- oder Sinterverfahren, oder durch spanabhebende Werkzeuge oder durch Umformung in die Oberfläche von Pumpengehäuseteilen – können aufwändige, zusätzlichen Bearbeitungsschritte bei der Herstellung der Steuerkanäle entfallen oder es vereinfachen sich die Bearbeitungsschritte beim Herstellen der Steuerkanäle. Als Pumpengehäuseteile gelten alle nicht im Betrieb der Flügelzellenpumpe bewegte Teile der Flügelzellenpumpe. Die Flügelzellenpumpe lässt sich mit reduziertem Kostenaufwand darstellen.
Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ist die Flügelzellenpumpe mit einem, den Kurvenring radial umgebenden und bevorzugt aus einem Stahl- oder Sinterwerkstoff gebildeten Außenring versehen, so ist die Darstellung der Steuerkanäle, radial durch den Außenring oder in eine axiale Stirnfläche des Außenrings geführt, bei der Herstellung des Außenrings in einem Sinterverfahren oder Gießverfahren, wie etwa Kokillenguss, mit einem entsprechend geformten formgebenden Werkzeug möglich. Die Steuerkanäle lassen sich auch durch andere Verfahren, wie spanabhebende Verfahren oder durch Umformung als Oberflächennut einfacher darstellen, als beispielsweise als Bohrung oder dergleichen.
Es kann zweckmäßig sein, die Steuerkanäle in einer Stirnplatte des Pumpengehäuses anzuordnen. Die Steuerkanäle können beim Gießen der Stirnplatte, beispielsweise durch Kerne in dem formgebenden Werkzeug dargestellt werden. Die Steuerkanäle können in ihrem Querschnitt groß ausgebildet werden und beispielsweise durch Einsetzen von Einsetzteilen, wie Reduzierstücke, in ihrem Querschnitt verengt werden. Die Einsetzteile können dabei zusätzlich auch Dichtfunktion zwischen Pumpenteilen übernehmen.
Die Steuerkanäle lassen sich in axialer Richtung der Flügelzellenpumpe sowohl in der Nähe der Stirnplatte in die Druckkammer führen als auch in der Nähe oder an einem Pumpendeckel in die Druckkammer führen.
Die Einsetzteile in den Steuerkanälen lassen sich als Kunststoffteile herstellen. Die Lage ihrer Mündungen an die jeweilige Druckkammer können in weitem Bereich in tangentialer Richtung des Kurvenrings gewählt werden.
Die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe eignet sich bevorzugt für die Bereitstellung eines Druckmittelstromes für einen Verbraucher einer Hilfskraft- oder Fremdkraftlenkung eines Kraftfahrzeugs, wie etwa für einen Servozylinder, der von einem Lenkventil angesteuert ist oder für eine Niveauregulierung oder ein aktives Fahrwerk, etwa mit Wank-Regelung oder auch für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs.
Bezugszeichenliste

1: Flügelzellenpumpe
2: Pumpengehäuse
3: Kurvenring
4: Lagereinrichtung
5: Außenseite, v. 3
6: Rotor
7: Antriebswelle
8: Schlitz
9: Flügel
10: Pumpenkammer
11: Stelleinrichtung, druckmittelbeaufschlagt
12: Druckkammer, erste
13: Druckkammer, zweite
14: Innenfläche, v. 2 oder 20
15: Steuerkanal
16: Steuerkanal
17: Regeleinrichtung
18: Dichtmittel
19: Pumpengehäuseteil
20: Außenring
21: Stirnplatte
22: Pumpendeckel
23: Mündung, v. 15
24: Mündung, v. 16
25: Saugöffnung
26: Drucköffnung
27: Gleit-Schwenklager
28: Druckfeder
29: Längsachse, v. 2
F: Federkraft

Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben. In der Zeichnung zeigt:
1 einen Längsschnitt durch eine Flügelzellenpumpe mit Steuerkanälen, die in einer Stirnplatte der Flügelzellenpumpe geführt sind,
2 eine Einzelheit II in 1,
3 einen Querschnitt der Flügelzellenpumpe in 1 und in 5 entlang der Linie III-III in 1 und 5.
4 eine perspektivische Ansicht der Stirnplatte der Flügelzellenpumpe in 1,
5 einen Längsschnitt durch eine Flügelzellenpumpe mit Steuerkanälen, die in einem Außenring der Flügelzellenpumpe geführt sind,
6 eine Einzelheit VI in 5,
7 eine perspektivische Ansicht des Außenringes der Flügelzellenpumpe in 5.
In 1 ist in einem Längsschnitt eine Flügelzellenpumpe 1 zur Erzeugung eines Druckmittelstromes für einen Aktuator gezeigt, welche in der Lage ist, das Verdrängungsvolumen in Abhängigkeit ihrer Drehzahl oder anderer Betriebsparameter zu verändern, insbesondere bei einer Erhöhung der Drehzahl zu vermindern.
Wie auch in 3 in einem Querschnitt entlang der Linie III-III durch die Flügelzellenpumpe 1 in 1 zeigt, weist die Flügelzellenpumpe 1 ein Pumpengehäuse 2 auf, in dem ein aus Sinterwerkstoff gebildeter Außenring 20 (vgl. 7) eingelegt ist. Der Außenring 20 definiert mit seinem kreisförmigen Innenumfang einen Innenraum des Pumpengehäuses 2. In den Außenring 20 ist ein kreisförmiger Kurvenring 3 eingesetzt. Eine Antriebswelle 7 durchgreift den Kurvenring 3 und ist in dem Pumpengehäuse 2 gelagert. Die Antriebswelle 7 trägt in dem Kurvenring 3 einen Rotor 6. Der Rotor 6 weist radial angeordnete Schlitze 8 auf, in denen Flügel 9 radialverschieblich gehalten sind. Die Flügel 9 stützen sich bei Rotation des Rotors 6 an der Innenseite des Kurvenringes 3 ab und bilden zwischen dem Rotor 6 und dem Kurvenring 3 eine aus Zellen variablen Volumens gebildete Pumpenkammer 10 aus. Die Pumpenkammer 10 weist eine Saugöffnung 25 und eine etwa diametral dieser gegenüberliegende Drucköffnung 26 auf. Der Druckmittelstrom verläuft von der Saugöffnung 25 über die Pumpenkammer 10 zu der Drucköffnung 26 und über eine als Kolbensteuerventil gebildete Regeleinrichtung 17 zu einem Aktuator.
Wie 3 zeigt, kann der Kurvenring 3 um eine als Gleit- und/oder Schwenklager 27 gebildete Lagereinrichtung 4, die an der Außenseite 5 des Kurvenrings 3 angeordnet ist, geschwenkt und/oder verschoben werden. Beim Verschwenken und/oder Verschieben des Kurvenringes 3 verändert sich die Exzentrizität des Kurvenrings 3 relativ zu dem Rotor 6 und dem Außenring 20. Die Veränderung der Exzentrizität des Kurvenrings 3 wird von einer Druckmittel-beaufschlagten Stelleinrichtung 11, bestehend aus einer ersten Druckkammer 12 und einer zweiten Druckkammer 13 zwischen der Außenseite 5 des Kurvenrings 3 und einer Innenfläche 14 des Pumpengehäuses 2 – hier des Außenrings 20 – bewirkt. Eine den Kurvenring 3 in radialer Richtung zu der Antriebswelle 7 mit einer Federkraft F beaufschlagende Druckfeder 28 (vgl. 3) lässt den Kurvenring 3 in einer Anlage-Position an dem Außenring 20 anliegen, in der die Flügelzellenpumpe 1 beim Betriebsstart Druckmittel fördern kann. Die erste Druckkammer 12 ist von der zweiten Druckkammer 13 durch die Lagereinrichtung 4 und ein in tangentialer Richtung der Außenseite 5 des Kurvenrings 3 von der Lagereinrichtung 4 beabstandetes Dichtmittel 18 zwischen der Außenseite 5 des Kurvenrings 3 und der Innenfläche 14 des Pumpengehäuses 2 oder des Außenrings 20 und der Innenfläche 14 des Pumpengehäuses 2 oder des Außenrings 20 fluidisch getrennt.
Die Regeleinrichtung 17, die in dem Pumpengehäuse 2 quer zu dessen Längsachse 29 angeordnet ist, regelt den Druckmittelzu – oder – abfluss zu der ersten oder zweiten Druckkammer 12, 13 über je einen Steuerkanal 15, 16 (vgl. 4 und 7) zu der ersten und zweiten Druckkammer 12, 13.
Wie die 1, 2 und 4 bis 7 zeigen, sind die Steuerkanäle 15, 16 in verschiedenen Pumpengehäuseteilen 19 geführt.
In dem Pumpengehäuse 2 selbst verlaufen die Steuerkanäle 15, 16 von der Regeleinrichtung 17 zunächst in spanabhebend erzeugten Bohrungen um dann in dem Ausführungsbeispiel in den 1 bis 4 in einer Stirnplatte 21, die als Druckgussbauteil ausgeführt ist, an Mündungen 23, 24 in die jeweilige Druckkammer 12, 13 zu führen. Die Steuerkanäle sind in der Art eine Oberflächennut einfach zu bilden.
In der Stirnplatte 21 sind die Steuerkanäle 15, 16 durch das formgebende Gießwerkzeug für die Stirnplatte 21 direkt beim Herstellen der Stirnplatte 21 gebildet. Es bedarf keiner zusätzlichen, kostenintensiven, separaten Herstellung der Steuerkanäle 15, 16 in der Stirnplatte 21.
Die Steuerkanäle 15, 16 verlaufen, wie dies 2 in einer Einzelheit II in 1 zeigt, im Wesentlichen nutförmig, radial. Es kann auch zweckmäßig sein, die Steuerkanäle 15, 16 in einem Pumpendeckel 22 beim Druckgießen des Pumpendeckels 22 zu bilden.
Wie die 5 bis 7 zeigen, können die Steuerkanäle 15, 16 auch radial in dem Außenring 20, der als Sinterbauteil ausgeführt ist, angeordnet sein, wobei die Steuerkanäle 15, 16 während des Sinterns durch das formgebende Sinterwerkzeug gebildet werden und keines zusätzlichen Bearbeitungsschrittes bedürfen.
Die Pumpengehäuseteile 19 sind durch Dichtmittel gegen Leckagen insbesondere in der Steuerkanal-Führung gegeneinander abgedichtet.

Claims

Flügelzellenpumpe zur Erzeugung eines Druckmittelstromes für einen Verbraucher, mit einem Pumpengehäuse (2) in dem ein Kurvenring (3) eingesetzt ist und an einer Lagereinrichtung (4) an seiner Außenseite (5) begrenzt in dem Pumpengehäuse (2) schwenkbar und/oder verschiebbar ist, mit einem Rotor (6), der an einer Antriebswelle (7) in dem Kurvenring (3) drehbar gelagert ist, wobei der Rotor (6) Schlitze (8) aufweist, in denen Flügel (9) radial verschiebbar angeordnet sind und zwischen dem Rotor (6) und dem Kurvenring (3) eine Pumpenkammer (10) mit einer Saugöffnung und einer Drucköffnung bilden, und mit einer Druckmittel-beaufschlagten Stelleinrichtung (11) zur Veränderung der Exzentrizität des Kurvenringes (3) zu dem Rotor (6), bestehend aus einer ersten Druckkammer (12) und einer zweiten Druckkammer (13) zwischen der Außenseite (5) des Kurvenringes (3) und einer Innenfläche (14) des Pumpengehäuses (2), die über Druckmittel-führende Steuerkanäle (15, 16) mit einer Regeleinrichtung (17) verbunden sind, wobei die erste Druckkammer (12) von der zweiten Druckkammer (13) durch die Lagereinrichtung (4) und ein in tangentialer Richtung des Außenseite (5) des Kurvenringes (3) von der Lagereinrichtung (4) beabstandet angeordnetes Druckmittel (18) zwischen der Außenseite (5) des Kurvenringes (3) und der Innenfläche (14) des Pumpengehäuses (2) fluidisch getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkanäle (15, 16) durch formgebende Werkzeuge beim Gießen oder Sintern von Pumpengehäuseteilen (19) oder durch spanabhebende Werkzeuge oder durch Umformung in der Art einer Oberflächennut in den Pumpengehäuseteilen (19) gebildet sind.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkanäle (15, 16) in einem Außenring (20) zwischen Kurvenring (3) und Pumpengehäuse (2) zu den Druckkammern (12, 13) geführt sind.
Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkanäle (15, 16) in einer Stirnplatte (21) des Pumpengehäuses (2) zu den Druckkammern (12, 13) geführt sind.
Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Steuerkanäle (15, 16) durch Einsetzteile verringerbar bar ist.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsetzteile Dichtfunktion zwischen Pumpenteilen übernehmen.
Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Steuerkanal (15, 16) in der Nähe der Stirnplatte (21) in eine Druckkammer (12, 13) mündet.
Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Steuerkanal (15, 16) in der Nähe eines Pumpendeckels (22) der Flügelzellenpumpe (1) in eine Druckkammer (12, 13) mündet.
Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsetzteile aus einem Kunststoff gebildet sind.
Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungen (23, 24) der Steuerkanäle (15, 16) in die erste und zweite Druckkammer (12, 13) an variierbaren Positionen in tangentialer Richtung des Kurvenringes (3) anordenbar sind.
Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelzellenpumpe (1) zur Bereitstellung eines Druckmittelstromes für einen Verbraucher einer Hilfskraft- oder Fremdkraftlenkung oder einer Niveauregulierungseinrichtung oder eines aktiven Fahrwerks oder eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs dient.