DE3307099C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine verstellbare Flügel­ zellenpumpe mit einem in einem Gehäuse angeordneten Rotor, mit einem den Rotor umgebenden verschiebbaren Hubring, mit in radial sich erstreckenden Schlitzen des Rotors verschiebbaren Arbeitsflügeln, die einen zwischen Hubring und Rotor ausgebildeten Arbeitsraum in Arbeits­ zellen unterteilen, mit einem ersten, den Arbeitsraum seitlich begrenzenden Seitenteil, mit einem zweiten, axial verschiebbaren, plattenförmigen, den Arbeitsraum an der zweiten Seite begrenzenden Seitenteil, das an seiner dem Arbeitsraum abgewandten Stirnfläche druckbeaufschlagt ist, mit einer Verstellvorrichtung, die zwei sich dia­ metral gegenüberliegende, an einer Außenmantelfläche des Hubrings anliegende, hydraulisch beaufschlagbare Ver­ stellelemente aufweist.

Eine derartige Flügelzellenpumpe ist aus der US-PS 35 23 746 bekannt. Bei dieser Flügelzellenpumpe sind zur seitlichen Begrenzung des Arbeitsraums zwei axial beider­ seits des Rotors bzw. Hubrings angeordnete plattenförmige Seitenteile vorgesehen, die axial druckabhängig ver­ schiebbar sind. Die beiden Seitenteile werden auf ihren einander zugewandten Stirnflächen vom Arbeitsdruck in den Arbeitszellen beaufschlagt. An der dem Arbeitsraum abge­ wandten Stirnfläche jedes Seitenteils ist eine Wirkfläche abgegrenzt, die vom Pumpendruck beaufschlagt ist. Die Größe der Wirkfläche ist derart gewählt, daß infolge der Druckbeaufschlagung beider Seiten eines Seitenteils eine Verschiebekraft in Richtung auf den Rotor und den Hubring resultiert. Die beiden plattenförmigen Seitenteile werden so druckabhängig gegen den Hubring und den Rotor bewegt. Bei der bekannten Flügelzellenpumpe ist der radial verschiebbare Hubring zwischen zwei sich diametral gegenüberliegenden, hydraulisch beaufschlagbaren Ver­ stellelementen eingespannt. Durch die radial auf den Hub­ ring wirkenden Einspannkräfte wird eine Axialverschiebung des Hubrings erschwert. Der Hubring kann somit bei der bekannten Pumpe als ein in axialer Richtung im wesent­ lichen feststehendes Element betrachtet werden, an dem zur seitlichen Begrenzung des Arbeitsraums die beiden axial verschiebbaren Seitenteile angeordnet sind.

Bei dieser bekannten Anordnung ist es insbesondere als nachteilig anzusehen, daß zur seitlichen Abdichtung des Arbeitsraumes zwei axial verschiebbare Seitenteile vor­ zusehen sind, die beide an ihren dem Arbeitsraum abge­ wandten Seiten Wirkflächen bestimmter Größe aufweisen, die jeweils durch eine zwischen Seitenteil und Gehäuse angeordnete mehrteilige Dichtung abgedichtet werden müssen. Darüber hinaus können sich aufgrund des schwer verschiebbaren Hubrings zwischen den Seitenteilen und den zugeordneten Gehäusewänden unterschiedlich große Abstände einstellen, wobei die Wirkflächen durch die Dichtungen zuverlässig abgedichtet werden müssen. Die Dichtungen müssen deshalb zur Überbrückung dieser unterschiedlichen Abstände geeignet sein.

Aus o + p, Ölhydraulik und Pneumatik 26 (1982), Nr. 9, S. 623 bis 626 ist eine verstellbare Flügelzellenpumpe bekannt, bei welcher ein Seitenteil als Teil des Gehäuses ausgebildet ist.

Durch diese Ausbildung wird zwar eine verbesserte Abdichtung des Pumpenraumes erreicht, jedoch wird auch bei dieser Pumpe die Axialbewegung des Hubrings durch die radialen Einspannkräfte behindert. Dadurch ist die Abdichtung des Pumpenraumes zum Deckel nicht optimal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flügel­ zellenpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine wirksamere axiale Abdichtung aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zumindest im Bereich eines Verstellelementes die Außen­ mantelfläche des Hubrings zur Achse des Rotors geneigt ist. Dem Hubring wird aufgrund der Neigung eines Bereichs der Außenmantelfläche durch die radiale Einspannung zwischen den beiden Verstellelementen eine im Verhältnis zu den Einspannkräften kleine axiale Kraftkomponente ver­ mittelt, so daß sich ein auf ein Minimum reduzierter Lauf­ spalt zwischen Rotor und Hubring einerseits und diesem Seitenteil andererseits ergibt. Das axial verschiebbare, druckbeaufschlagte zweite Bauteil kann seine axiale Lage unter der Einwirkung der hydraulischen Axialkräfte ein­ stellen und einen kleinen Laufspalt gegen den Hubring und den Rotor bilden, so daß sich eine eindeutige Positionierung und eine einwandfreie Beweglichkeit der Teile sowie eine geringe Leckage ergeben. Da die radiale, durch die Verstellelemente aufgebrachte Einspannkraft druckabhängig ist, ist auch die durch den geneigten Bereich der Außenmantelfläche des Hubrings bewirkte axiale Kraftkomponente druckabhängig. Aufgrund der geringen Leckage ergibt sich ein hoher volumetrischer Wirkungsgrad.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß der Hubring rotationssymmetrisch ausgebildet ist und daß die Stirnflächen des Hubrings unterschiedliche Außen­ durchmesser aufweisen. Eine kegelstumpfförmige Ausbildung des Hubrings ist besonders vorteilhaft.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß das erste Seitenteil axial unverschieblich ist und daß der Winkel zwischen der dem Arbeitsraum zugewandten Stirn­ fläche des ersten Seitenteils und dem geneigten Bereich der Außenmantelfläche des Hubrings ein spitzer Winkel ist. Durch diese Neigung des Bereichs der Außenmantel­ fläche wird erreicht, daß der Hubring stets mit einer kleinen Kraftkomponente in Richtung auf das axial unver­ schiebliche Seitenteil gedrückt wird, so daß sich kleine Laufspalte und ein daraus resultierender guter volumetrischer Wirkungsgrad einstellen. Eine druckbe­ aufschlagbare Wirkfläche auf der dem Arbeitsraum abgewandten Stirnfläche dieses Seitenteils entfällt.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, daß das erste Seiten­ teil ein Teil des Gehäuses ist. Es entfällt ein zweiten separates plattenförmiges Seitenteil und die Flügel­ zellenpumpe ist einfacher aufgebaut und weist eine geringere axiale Baulänge auf.

Weiter ist vorgesehen, daß die am Hubring anliegende Fläche des Verstellelementes ballig ausgebildet ist; Kantenpressungen zwischen Verstellelement und Hubring treten so nicht auf.

Es ist vorgesehen, daß der Neigungswinkel α kleiner als 5° und größer als 1° ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher be­ schrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Flügelzellenpumpe im Schnitt,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung längs der Linie II-II in Fig. 1.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Flügelzellen­ pumpe umgibt ein mit 1 bezeichnetes Gehäuse einen Rotor 2 und einen Hubring 3. In dem Rotor 2 sind über die gesamte axiale Rotorbreite verlaufende radiale Schlitze 4 ange­ ordnet, in denen Flügel 5 radial verschiebbar geführt sind, die mit ihren nach außen gerichteten Stirnflächen an der Innenfläche des den Rotor 2 umgebenden Hubrings 3 anliegen. Der zwischen Rotor 2 und Hubring 3 befindliche Arbeitsraum wird durch die Flügel 5 in Arbeitszellen unterteilt, die in axialer Richtung an beiden Seiten durch Seitenteile 6, 7 abgeschlossen sind.

In den Seitenteilen 6, 7 sind Steueröffnungen ausgebildet, die zur Druckmittelversorgung bzw. -ableitung dienen. Die eine Steueröffnung ist der Sauganschluß 8, die andere der Druckanschluß 9 der Flügelzellenpumpe.

In der in Fig. 1 dargestellten Lage weist der Hubring 3 die maximale Exzentrizität zum Rotor 2 und die Flügel­ zellenpumpe damit ihr maximales Fördervolumen auf. In der in Fig. 2 dargestellten Lage ist der Hubring 3 im wesent­ lichen konzentrisch zum Rotor 2 angeordnet. Der Hubring 3 ist zwischen einem ersten hydraulisch beaufschlagbaren Verstellelement 10 und einem zweiten hydraulisch beauf­ schlagbaren Verstellelement 11, die sich diametral gegen­ überliegen, eingespannt. Das durch einen in einer Zylinderbohrung des Gehäuses 1 angeordneten Kolben ge­ bildete Verstellelement 10 hat einen kleineren druckbe­ aufschlagten Durchmesser als das Verstellelement 11, das ebenfalls als Kolben ausgebildet ist, und ist ständig über eine Leitung 12 mit dem Druckanschluß 9 der Pumpe verbunden. Dagegen ist das Verstellelement 11 von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung entweder über eine Drosselstelle mit dem Druckanschluß 9 oder mit einer nicht dargestellten, drucklosen, zum Tank führenden Rück­ laufleitung verbunden. Solange das Verstellelement 11 mit dem Druckanschluß 9 verbunden ist, überwiegt aufgrund der größeren Wirkfläche die hydraulische Kraft des Verstell­ elements 11 diejenige des Verstellelements 10 und der Hubring wird in Richtung maximaler Exzentrizität ge­ drückt. Ist das Verstellelement 11 mit der drucklosen Rücklaufleitung verbunden, wirkt nur die hydraulische Kraft des Verstellelements 10 auf den Hubring 3 und be­ wirkt eine Verschiebung des Hubrings 3 in Richtung kleinerer Exzentrizität.

Das Seitenteil 6 ist als Druckplatte ausgebildet, die druckabhängig axial verschiebbar ist. Die Druckplatte wird auf der die Arbeitszellen begrenzenden Stirnfläche 13 vom Druck in den Arbeitszellen beaufschlagt. Auf der gegenüberliegenden, dem Gehäuse 1 zugewandten Stirnfläche 14 der Druckplatte ist durch eine Dichtung eine Wirk­ fläche abgegrenzt, die vom Druck im Druckanschluß 9 be­ aufschlagt ist. Die Größe der auf beiden Stirnflächen 13, 14 der Druckplatte druckbeaufschlagten Flächen ist so gewählt, daß die nach innen in Richtung Rotor 2 und Hub­ ring 3 wirkende hydraulische Kraft größer ist als die in der entgegengesetzten Richtung wirkende hydraulische Kraft.

Das Seitenteil 7 ist axial unverschiebbar und wird durch einen Gehäusebereich in Form eines Deckels gebildet, der durch Schrauben fest mit den übrigen Gehäuseteilen ver­ bunden ist.

Der Hubring 3 hat eine zylindrische Innenbohrung, an deren Umfangsfläche die Enden der Flügel 5 anliegen. Die Außenmantelfläche 15 des Hubrings 3 wird durch die Mantelfläche eines Kegelstumpfes gebildet. Die Basis des Kegelstumpfes, die den größeren Durchmesser aufweist, ist dem feststehenden, durch den Deckel des Gehäuses 1 ge­ bildeten Seitenteil 7 zugewandt. Die Mantelfläche des Kegelstumpfes ist unter einem Winkel α zur Mantelfläche eines Zylinders mit dem größeren Durchmesser des Kegel­ stumpfes geneigt. Der Neigungswinkel α liegt zwischen 1° und 5°. Die am Hubring anliegenden Flächen der Verstell­ elemente 10, 11 sind jeweils ballig ausgebildet.

Der Hubring 3 ist im Betrieb ständig zwischen beiden Verstellelementen 10, 11 eingespannt. Die Verstellelemente 10, 11 bringen radial gerichtete Kräfte auf den Hubring 3 auf. Durch die Neigung der Außenmantelfläche 15 des Hub­ rings 3 wirkt auf den Hubring 3 eine im Vergleich zu den Einspannkräften kleine axiale Kraftkomponente, die ihn ständig in Richtung auf das Seitenteil 7, d. h. auf den Gehäusedeckel drückt. Zwischen dem Seitenteil 7 und dem Hubring 3 sowie dem Rotor 2 wird so ein geringer Laufspalt eingestellt. Das axial druckabhängig verschieb­ bare Seitenteil 6, die Druckplatte, stellt seine Lage unter der Einwirkung der auf seine beiden Stirnflächen einwirkenden hydraulischen Kräfte ein, so daß aufgrund der nach innen gerichteten größeren Kraft ein kleiner Laufspalt zwischen Druckplatte und Hubring bzw. Rotor gebildet ist. Durch die Ausbildung kleiner Laufspalte zu beiden Seiten von Hubring bzw. Rotor ist eine geringe Leckage bei einwandfreier Beweglichkeit der Teile sicher­ gestellt. Da die radialen, durch die Verstellelemente 10, 11 aufgebrachten Einspannkräfte druckabhängig sind, ist auch die durch die Neigung des Bereichs der Außen­ mantelfläche 15 des Hubrings 3 bewirkte axiale Kraft­ komponente druckabhängig, so daß sich eine sichere Anlage des Hubrings 3 am Gehäusedeckel mit Schmierspaltaus­ bildung ergibt.

Claims (8)

1. Verstellbare Flügelzellenpumpe mit einem in einem Ge­ häuse angeordneten Rotor, mit einem den Rotor um­ gebenden verschiebbaren Hubring, mit in radial sich erstreckenden Schlitze des Rotors verschiebbaren Ar­ beitsflügeln, die einen zwischen Hubring und Rotor ausgebildeten Arbeitsraum in Arbeitszellen unter­ teilen, mit einem ersten, den Arbeitsraum seitlich begrenzenden Seitenteil, mit einem zweiten axial verschiebbaren, plattenförmigen Seitenteil, das an seiner dem Arbeitsraum abgewandten Stirnfläche druck­ beaufschlagt ist, mit einer Verstellvorrichtung, die zwei sich diametral gegenüberliegende, an einer Außenmantelfläche des Hubrings anliegende, hydrau­ lisch beaufschlagbare Verstellelemente aufweist, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest im Bereich eines Verstellelements (10, 11) die Außen­ mantelfläche (15) des Hubrings (3) zur Achse des Rotors (2) geneigt ist.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hubring (3) rotationssymmetrisch ausgebildet ist und daß die Stirnflächen des Hubrings (3) unterschiedliche Außen­ durchmesser aufweisen.

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hubring (3) kegel­ stumpfförmig ausgebildet ist.

4. Flügelzellenpumpe nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste Seitenteil (7) axial unverschieblich ist und daß der Winkel zwischen der dem Arbeitsraum zugewandten Stirnfläche des ersten Seitenteils (7) und dem geneigten Bereich der Außen­ mantelfläche (15) des Hubrings (3) ein spitzer Winkel ist.

5. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das erste Seitenteil (7) ein Teil des Gehäuses (1) ist.

6. Flügelzellenpumpe nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die am Hubring (3) anliegende Fläche des Verstellelementes (10, 11) ballig ausge­ bildet ist.

7. Flügelzellenpumpe nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Neigungswinkel α kleiner als 5° ist.

8. Flügelzellenpumpe nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Neigungswinkel α größer als 1° ist.