DE102013214926A1

DE102013214926A1 - Flügelzellenpumpe

Info

Publication number: DE102013214926A1
Application number: DE201310214926
Authority: DE
Inventors: Rene Vormündl; Mike Zacharzewski
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2014-06-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem mindestens einen Flügel (15) führen-den Rotor (9), der an mindestens einer Druckplatte (23) anliegt, die mindestens ein Druckdurchgangsloch aufweist, die mit einem Druckausgang (19) in Verbindung stehen, der in einem Gehäuse (3) der Pumpe (1) vorgesehen ist, wobei zwischen der Druckplatte (23) und dem Gehäuse (3) eine Feder (2) angeordnet ist, und wobei die Feder (2) mindestens zwei Federarme (4) aufweist, die sich zwischen Erhöhungen (8) der Druckplatte (23) erstrecken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, vorzugsweise eine Flügelzellenpumpe mit mindestens einen Flügel führenden Rotor, der an mindestens einer Druckplatte anliegt, die mindestens ein Druckdurchgangsloch und mindestens ein Unterflügeldurchgangsloch aufweist, die mit einem Druckausgang in Verbindung stehen, der in einem Gehäuse der Pumpe oder in einem Getriebegehäuse vorgesehen ist.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Flügelzellenpumpen der unterschiedlichsten Ausführungen bekannt. In den meistens Bauformen erweist sich das Pumpverhalten nach einem Kaltstart als nicht optimal.
In der der WO20120045906 wird eine Bauform einer Flügelzellenpumpe offenbart, die Strömungsleiteinrichtungen in Form von Tellerfedern aufweist. Dadurch wird das Strömungsverhalten des Fluids beeinflusst, aber das Kaltstartverhalten der Pumpe nicht verbessert.
Die US 7 361 001 B2 beschreibt eine Flügelzellenpumpe mit einer auf eine Druckplatte einwirkenden Feder. Die Feder ist nach Art einer Wellenfeder gestaltet.
Die DE 34 44 392 A1 zeigt eine umlaufende Pumpe mit einer Feder, die über sternförmige Finger auf eine Druckplatte einwirkt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Flügelzellenpumpe in gegenüber den bekannten Arten verbesserter Ausführung vorzuschlagen, wobei insbesondere das Kaltstartverhalten verbessert ist.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen von Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe somit gelöst mit einer Pumpe, mit mindestens einem Mittel zur Erzeugung von Pumpdruck das an mindestens einer Druckplatte anliegt, die mindestens ein Druckdurchgangsloch aufweist, die mit einem Druckausgang in Verbindung stehen, der in einem Gehäuse der Pumpe vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Druckplatte und dem Gehäuse eine Feder angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder mindestens zwei Federarme aufweist, die sich zwischen Erhöhungen der Druckplatte erstrecken.
Die Aufgabe wird des Weiteren gelöst mit den Merkmalen einer Flügelzellenpumpe mit einem mindestens einen Flügel führenden Rotor der an mindestens einer Druckplatte anliegt, die mindestens ein Druckdurchgangsloch aufweist, die mit einem Druckausgang in Verbindung stehen, der in einem Gehäuse der Pumpe vorgesehen ist. Zwischen der Druckplatte und dem Gehäuse ist eine Feder angeordnet, wobei die Feder mindestens zwei Federarme aufweist, die sich zwischen Erhöhungen der Druckplatte erstrecken. Vorteilhafterweise weist die Feder drei Federarme auf, was einen symmetrischen Einsatz der Federkraft unterstützt aber ein Minimum an Material erfordert.
Es ist weiter von Vorteil, wenn die Feder über einen mittigen Ring befestigbar ist.
Die Federn werden platzsparend eingebaut und die Federarme sind dabei vorteilhafterweise aus der Ebene des Rings gebogen. Allerdings ist es aus Platzgründen sehr von Vorteil, wenn sich die Federarmbasis größtenteils innerhalb der Ebene, die von Erhöhungen der Druckplatte gebildet werden erstrecken. Es ist von Vorteil, wenn die Federarme aus einfachen Metallstreifen bestehen, die geeignet gefaltet werden. Dadurch wird ein Federweg definiert, der aus dem Abstand eines Schenkels zur Federarmbasis besteht.
Beschreibung der Erfindung
Die Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgen Figuren und Zeichnungen beschreiben.
Es zeigt 1 einen Querschnitt durch einen Flügelzellenpumpe
3 eine Ansicht auf eine Druckplatte mit Feder
4 einen Schnitt durch die Druckplatte mit Feder
5 eine Aufsicht auf die Druckplatte.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform
Flügelzellenpumpen der hier angesprochenen Art sind bekannt, so dass hier nur kurz auf das Wesentliche eingegangen werden soll. Die im Schnitt dargestellte Flügelzellenpumpe 1 weist ein Gehäuse 3 auf, in dem eine Pumpeneinheit 5 untergebracht ist. Diese umfasst einen Hubring 7, in dessen Inneren sich ein Rotor 9 dreht. Er wird über eine Antriebswelle 11 in Rotation versetzt. In den Rotor 9 sind in radialer Richtung zur Drehachse 13 verlaufende Schlitze eingebracht, in die radial bewegliche Flügel 15 eingesetzt sind. Bei einer Drehung des Rotors 9 innerhalb des Hubrings 7 entstehen grösser und kleiner werdende Teilräume, durch die mindestens ein Saug- und ein Druckbereich ausgebildet werden. Vorzugsweise sind je zwei Saug- und Druckbereiche vorgesehen. Bei einer Drehung des Rotors 9 wird ein Medium, beispielsweise Öl, aus einem mit einem Sauganschluss verbundenen Saugraum 17 in einen mit einem Druckanschluss verbundenen Druckraum 19 gefördert.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe 1 sind zwei Druckplatten 23 und 25 vorgesehen, die dichtend am Hubring 7 und an dem Rotor 9 sowie den Flügeln 15 anliegen. Die Druckplatten 23 und 25 werden im Betrieb der Pumpe gegen die Pumpeneinheit 5 gepresst und unterliegen daher, insbesondere im Berührungsbereich mit den sich drehenden Teilen der Pumpeneinheit 5, einem Verschleiß. Werden die Teile dagegen mit zu großem Spiel betrieben, lässt die Saugleitung nach. Gerade durch Fertigungstoleranzen und große Temperaturbereiche ist es schwierig die Leistung der Pumpen zu optimieren und sie vor allem im Kaltstart effizient zu betreiben. Die Funktion der Feder ist es, nicht nur im Kaltstart die Bauteile der Pumpe zu fixieren, sondern dies auch unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu gewährleisten. Diese Betriebsbedingungen sind vor allem jene, bei denen die Pumpe hohen Druck liefern muss. Je höher der Druck innerhalb der Pumpe desto höher sind auch die Pulsationen im Inneren der Pumpe, wodurch die Teile auseinandergedrückt werden.
Auch ein höherer Luftgehalt im Öl führt zu höheren Pulsationen und somit höheren Kräften während des Betriebes, die die Bauteile auseinanderdrücken würden. Um dies zu verhindern muss die Feder so ausgelegt werden, dass immer ausreichend Kraft zur Verfügung steht.
Um die Bauteile unter einer angemessenen Vorspannung zu halten, wird einen Feder 2 mit ihrem ringförmigen Mittelstück 6 konzentrisch zur Welle 20 angeordnet. Das ringförmige Mittelstück 6 liegt dabei in einer ringförmigen Ausnehmung der Druckplatte 23 und wird von einem Spannring 21 gehalten. Das ringförmige Mittelstück 6 bildet eine erste Ebene E1 aus. Eine Federarmbasis 12 erstreckt sich in einem spitzen Winkel gegen das Gehäuse 3 und endet nach einer V-förmigen Faltung in einem Schenkel 10 des Federarms 4. Die Federarmbasis 12 und der Schenkel 10 bilden wiederum einen spitzen Winkel. Der Federarm 4 stützt sich über das ringförmige Mittelstück 6 an der Druckplatte und über den Schenkel 10 am Gehäuse ab. Dadurch werden die Bauteile Druckplatte 23, Rotor 9 mit Flügeln 15 sowie der Hubring 7 gegen die zweite Druckplatte 25 gepresst und das Spiel zwischen den Pumpenbauteilen verringert. Unabhängig von der Temperatur liegen die Bauteile optimal aneinander an und die Pumpe kann auch im kalten Zustand fördern. 2 zeigt eine Aufsicht auf die Druckplatte 23. In der Mitte ist eine kreisförmige Ausnehmung zu erkennen, die für die Welle 20 vorgesehen ist. Die Feder 2 umgibt mit ihrem ringförmigen Mittelstück 6 die Ausnehmung der Mitte. Ausgehend von dem ringförmige Mittelstück 6 erstrecken sich Federarme 4. In 3 ist die Ausgestaltung der Federarme 4 deutlicher zu erkennen. Aus einer ersten Ebene E1 erstreckt sich die Federarmbasis in Richtung auf das nicht dargestellt Gehäuse 3. Der Federarm 4 bildet eine V-förmige Struktur aus, die in einem Schenkel 10 mündet. Im Schnittbild zu erkennen ist, dass die Druckplatte 23 Erhebungen 8 ausbildet. Die Erhebungen 8 bilden eine Ebene E2 aus. Die Federarmbasis 12 erstreckt sich dabei zum großen Teil zwischen einer der ersten Ebene E1 und der von den Erhebungen 8 gebildeten zweiten Ebene E2. Das heißt dass ein großer Teil der V förmig ausgebildeten Feder innerhalb der Struktur der Druckplatte 23 liegt. Dadurch lässt sich die Feder zum einen optimal positionieren, da die Federarme in Ausnehmung der Druckplatte eingefügt werden. Zum weiteren lässt sich ein großer Federweg erzielen, ohne dass Bauraum dafür verschwendet werden muss. In 4 ist eine Aufsicht auf die Druckplatte 23 dargestellt. Die Federarme 4 liegen genau zwischen den Erhebungen 8, die mit den Druckräumen der Pumpe korrespondieren.
Die Federarme werden aus Streifen von Federstahl hergestellt und in geeigneter Weise in eine Form gebogen, die einen großen Federweg ermöglicht. Außer der in dem Beispiel beschriebenen V-förmigen Struktur können dabei auch andere Federformen verwendet werden, wie parabelförmige Strukturen, Wellenstrukturen usw. In 6 wird dazu eine alternative Ausführungsform dargestellt. Die Feder 2 bildet wieder sternförmig angeordnete Federarme 4 aus. Dieser Federarm sind an der Federarmbasis 12 aus der Ebene des mittleren Rings 6 gebogen und bilden mit dem Schenkel 10 einen spitzen Winkel. Zusätzlich ist der Schenkel 10 an seinem Ende gegen die Federarmbasis 12 mit einer Einkrümmung 11 versehen, so dass sich der Schenkel in Richtung Federarmbasis 12 verbiegt. Die Einkrümmung 11 hat den Vorteil, dass sich das Ende des Metallplättchens des Federarms 4 in keiner Einbaulage und Betriebsposition verkanten kann.
Bei der Ausgestaltung kommt lediglich darauf an, den Aufbau platzsparend unter gleichzeitiger Erzielung eines großen Federweges auszuführen. Es können auch mehr als drei Federarme eingesetzt werden, wenn die bauliche Gestaltung der Druckplattenoberfläche den platzsparenden Einsatz ermöglicht. Wichtig ist es aber die Feder als ein Bauteil auszubilden, um sie einfach von außen montieren zu können.
Die erfindungsgemäße Lösung wird anhand einer Flügelzellenpumpe beschrieben, kann aber auch auf geeignete andere Pumpenformen extrapoliert werden.
Bezugszeichenliste

1: Pumpe
2: Feder
3: Gehäuse
4: Federarm
5: Pumpeneinheit
6: ringförmiges Mittelstück
7: Hubring
8: Erhebung
9: Rotor
10: Schenkel
11: Einkrümmung
12: Federarmbasis
13: Drehachse
14
15: Flügeln
16
17: Saugraum
18
19: Auslass
20: Welle
21: Spannring
22
23: Druckplatte
24
25: Druckplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 20120045906 [0003]
US 7361001 B2 [0004]
DE 3444392 A1 [0005]

Claims

Flügelzellenpumpe mit einem mindestens einen Flügel (15) führenden Rotor (9), der an mindestens einer Druckplatte (23) anliegt, die mindestens ein Druckdurchgangsloch aufweist, die mit einem Druckausgang (19) in Verbindung stehen, der in einem Gehäuse (3) der Pumpe (1) vorgesehen ist, wobei zwischen der Druckplatte (23) und dem Gehäuse (3) eine Feder (2) angeordnet ist, und wobei die Feder (2) mindestens zwei Federarme (4) aufweist, die sich zwischen Erhöhungen (8) der Druckplatte (23) erstrecken.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (2) drei Federarme aufweist.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (4) der Feder (2) um einen zentrischen Ring (6) angeordnet sind.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (4) aus der Ebene des Rings (6) gebogen sind.
Flügelzellenpumpe wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (4) aus einem gefalteten Metallstreifen bestehen.
Flügelzellenpumpe wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (4) eine V-förmige Faltung bilden, wobei der Federweg aus dem Abstand des Schenkels (10) zur Federarmbasis (12) definiert ist.
Flügelzellenpumpe wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarmbasis (12) sich innerhalb größtenteils innerhalb der von den Erhöhungen (8) gebildeten Ebene (E2) erstreckt.
Flügelzellenpumpe wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (4) eine V-förmige Faltung mit einer zusätzlichen Einkrümmung (11) des Federarms in Richtung Federarmbasis (12) bilden.