DE4112196A1

DE4112196A1 - Vane-type pump with reduced high temp. effect - comprises vaned rotor and outer ring assembly and pressure plate with elastic elements in recesses

Info

Publication number: DE4112196A1
Application number: DE19914112196
Authority: DE
Inventors: Johann Merz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1991-04-13
Filing date: 1991-04-13
Publication date: 1992-10-15

Abstract

A vane-type pump comprises a rotor (2) with vanes (3) guided in a circumferential ring (4) and has flow control (22) and pressure limiting (24) valves. A pressure plate (6) is forced by outlet pressure against the pump assembly (2,3,4) and expanding elements (33) are located between the pressure plate (6) and the circumferential ring (4). Expanding elements (33) are mfd. in plastic, esp. polyamide are located at individual pts. in recesses in the circumferential ring (4) or pressure plate (6). ADVANTAGE - The effect of high temp. on the pump, esp. during cold starting, is reduced at low cost.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit in einem Rotor verschieblich geführten Flügeln, die an ihrem Außenumfang in einem Kurvenring entlanggleiten. Weiter ist ein in einer Gehäusebohrung verschiebbarer Stromregelkolben vorgesehen, der in einen Druckraum des Pumpenausganges hineinragt. Ein Druckbegrenzungsventil schützt die Pumpe vor Überlastung. Eine Druckplatte liegt durch die Kraft des im Druckraum herrschenden Auslaßdruckes an einem durch den Rotor, die Flügel und den Kurvenring gebildeten Pumpenpaket an.The invention relates to a vane pump with in a rotor that is slidably guided by its rotor Slide the outer circumference in a curve ring. Is further a flow control piston that can be moved in a housing bore provided in a pressure chamber of the pump outlet protrudes. A pressure relief valve protects the pump Overload. A pressure plate lies by the force of the Exhaust pressure prevailing at a pressure through the Rotor, the blades and the cam ring formed pump package at.

Bei solchen Pumpen spricht nach einem Kaltstart, wenn man gleichzeitig in eine Endstellung lenkt, ein im Kolben eines Stromregelventils untergebrachtes Druckbegrenzungsventil (DBV) an. Das noch zähflüssige Drucköl und das in dieser Lenkstellung nahezu geschlossene Lenkventil sind die Ursache für einen steilen Druckanstieg. Der hohe Druck baut sich über das DBV auf einer Federseite des Stromregelkolbens ab, so daß sich dieser infolge des auf seiner Vorderseite wirkenden Pumpendruckes in eine Abregelstellung bewegt. Die Hauptmenge des Drucköls strömt dann zu einem Einlaßkanal ab. Das DBV wirkt hier als Vorsteuerventil für den Stromregelkolben. Bei dieser Abregelung erzeugt die Ölströmung an der Vorderseite des Stromregelkolbens eine starke örtliche Erwärmung, so daß sich der Kolben stärker ausdehnt als das umgebende Gehäuse. Als Folge davon kann es zu einem Kolbenklemmen kommen.With such pumps speaks after a cold start if you simultaneously steer into an end position, one in the piston a flow control valve housed Pressure relief valve (DBV) on. The still viscous Pressure oil and almost closed in this steering position Steering valves are the cause of a steep increase in pressure. The high pressure builds up on the spring side via the DBV of the flow control piston, so that this due to the its front acting pump pressure into a Regulation position moved. The majority of the pressure oil flows then off to an inlet duct. The DBV acts here as Pilot valve for the flow control piston. At this Regression creates the oil flow at the front of the Current control piston a strong local heating, so that the piston expands more than the surrounding housing. As a result, piston pinching may occur.

Eine Flügelzellenpumpe mit einem in den Stromregelkolben eingebauten DBV ist aus der EP 01 53 968 bekannt. In dieser Anordnung öffnet parallel zum DBV ein sogenanntes Temperaturfühlerventil einen Entladestromweg zum Einlaßkanal der Pumpe, wenn die Temperatur im Entladestromweg über einen Grenzwert hinaus ansteigt. Eine weitere Aufheizung des Stromregelkolbens und der inneren Pumpenteile läßt sich damit vermeiden. Das Temperaturfühlerventil besteht aus einem Eisenstab mit geringer Wärmedehnung, während das Pumpengehäuse aus Aluminium besteht. Der Stab sperrt mit einem Ende eine Bohrung ab, die ein Teil des Entladestromweges ist. Wenn das heiße Drucköl den Eisenstab umspült, entsteht ein Durchtrittsspalt zwischen dem den Eisenstab umschließenden Gehäuse und der Bohrung. Auf diese Weise leitet man unter Umgehung des DBV einen Teil des Drucköls zur Saugseite der Pumpe ab. Dabei wirkt das Temperaturfühlerventil als Vorsteuerventil für den Stromregelkolben, der gegen Federkraft eine Verbindung von der Druckseite der Pumpe zu einem Überströmkanal herstellt. Als Folge davon verringert sich der Auslaßdruck und damit die Temperatur. Die Temperatursteuerung dieser bekannten Pumpe ist aufwendig und daher teuer.A vane pump with one in the Flow control piston built-in DBV is from EP 01 53 968 known. In this arrangement opens parallel to the DBV so-called temperature sensor valve a discharge flow path to the inlet channel of the pump when the temperature in the Discharge current path increases beyond a limit. A further heating of the flow control piston and the inner Pump parts can thus be avoided. The Temperature sensor valve consists of an iron rod with low thermal expansion while the pump housing is off There is aluminum. The rod locks one end Hole that is part of the discharge current path. If that hot pressurized oil flows around the iron rod Passage gap between the one enclosing the iron rod Housing and the bore. In this way you lead under Bypassing the DBV some of the pressure oil to the suction side of the Pump off. The temperature sensor valve acts as Pilot valve for the flow control piston against Spring force connects to the pressure side of the pump an overflow channel. As a result, decreased the outlet pressure and thus the temperature. The Temperature control of this known pump is complex and therefore expensive.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine preisgünstige Lösung zum Abbau der hohen Temperaturbelastung der Pumpe zu finden, die insbesondere beim Kaltstart und bei gleichzeitigem Lenken in die Endlagen auftreten kann.It is an object of the invention to provide an inexpensive solution to reduce the high temperature load of the pump which especially when cold starting and at the same time Steering in the end positions can occur.

Diese Aufgabe ist durch das Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung enthalten die Ansprüche 2 bis 4.This object is characterized by the feature of claim 1 solved. Contain advantageous embodiments of the invention claims 2 to 4.

Nach der Erfindung sieht man zwischen der Druckplatte und dem Kurvenring Dehnelemente vor. Diese Dehnelemente haben die Eigenschaft einer vielfach höheren Wärmedehnung als die anderen Pumpenbauteile aus Leichtmetall. Bei hoher Betriebstemperatur der Pumpe weiten sich die Dehnelemente auf, so daß sich die Druckplatte von dem aus Kurvenring, Flügeln und Rotor bestehenden Pumpenpaket abhebt. Es entsteht ein Spalt, über den zusätzliches Lecköl abströmen kann. Auf diese Weise schickt man nach Ansprechen des DBV weniger Drucköl über den Stromregelkolben, dessen thermische Belastung sich beträchtlich verringert.According to the invention you can see between the pressure plate and the cam ring expansion elements. These expansion elements have the property of a much higher thermal expansion than the other pump components made of light metal. At high The expansion elements expand the operating temperature of the pump so that the pressure plate extends from the curve ring, The blades and rotor stand out from the existing pump package. It there is a gap through which additional leakage oil flows out can. In this way one sends after addressing the DBV less pressure oil over the flow control piston, the thermal load is considerably reduced.

Die Umgehung des Stromregelkolbens erfordert einen sehr geringen Bauaufwand und verhindert zuverlässig ein mögliches Klemmen und damit eine Zerstörung der Pumpe durch zu hohe Hitzeentwicklung.Bypassing the flow control piston takes a lot low construction costs and reliably prevents a possible one Clamping and thus destruction of the pump due to excessive Heat development.

Die Dehnelemente lassen sich vorteilhaft punktförmig in eingegossene Aussparungen der Stirnplatte oder des Kurvenringes unterbringen. Als Material für die Dehnelemente eignet sich ein temperaturbeständiger Kunststoff, vorzugsweise Polyamid, der kurzzeitig mit Temperaturspitzen von 200°C belastet werden kann.The expansion elements can advantageously be punctiform in cast recesses in the face plate or Place the cam ring. As material for the expansion elements a temperature-resistant plastic is suitable, preferably polyamide, which briefly with temperature peaks of 200 ° C can be loaded.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Based on the drawing is an embodiment of the Invention explained in more detail. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Flügelzellenpumpe mit einem Stromregelventil und einem in dieses integrierten Druckbegrenzungsventil;1 shows a longitudinal section through the vane pump with a flow control valve and an integrated in this pressure relief valve.

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Stirnplatte entsprechend der Linie II-II in Fig. 1 bei weggelassenem Pumpengehäuse. Fig. 2 is a plan view of an end plate along the line II-II in Fig. 1 with the pump housing omitted.

Die Flügelzellenpumpe entspricht in ihrem grundsätzlichen Aufbau einer bekannten doppelhubigen Bauart, so daß sich die Beschreibung auf die wesentlichen Teile beschränkt. Die Pumpe trägt auf einer Antriebswelle 1 einen Rotor 2, in welchem radial gleitende Flügel 3 geführt sind. Die Flügel 3 liegen mit ihrer schmalen Außenfläche in einem Kurvenring 4 an. Der Rotor 2 liegt zwischen einer vorderen Stirnplatte 5 und einer hinteren Druckplatte 6. Hinter der Druckplatte 6 befindet sich ein Druckraum 7, der über Drucköffnungen 8 und 10 mit den zwischen dem Rotor 2, dem Kurvenring 4 und den Flügeln 3 gebildeten druckführenden Förderräumen in Verbindung steht. Das Drucköl fließt den saugseitigen Förderräumen von einem nicht gezeichneten Tank über eine Zulaufbohrung 12, einen Überströmkanal 23, zwei Ringkammern 11 und Zuströmöffnungen 9 und 19 (Fig. 2) zu. In der Druckplatte 6 befinden sich teilringförmige Kanäle 14 bis 17, die in bekannter Weise mit Unterflügelräumen 18 (Fig. 1) verbunden sind und zum Andrücken der Flügel 3 dienen. Zum Fixieren der Druckplatte 6 am Kurvenring 4 sieht man Bohrungen 34 und 35 vor, in die nicht sichtbare Stifte eingreifen.The basic structure of the vane pump corresponds to a known double-stroke design, so that the description is limited to the essential parts. The pump carries a rotor 2 on a drive shaft 1 , in which radially sliding vanes 3 are guided. The wings 3 rest with their narrow outer surface in a curved ring 4 . The rotor 2 lies between a front end plate 5 and a rear pressure plate 6 . Behind the pressure plate 6 there is a pressure chamber 7 which is connected via pressure openings 8 and 10 to the pressure-carrying delivery spaces formed between the rotor 2 , the cam ring 4 and the vanes 3 . The pressure oil flows to the suction-side delivery chambers from a tank, not shown, via an inlet bore 12 , an overflow channel 23 , two annular chambers 11 and inflow openings 9 and 19 ( FIG. 2). In the pressure plate 6 there are partially annular channels 14 to 17 , which are connected in a known manner to lower wing spaces 18 ( FIG. 1) and serve to press the wings 3 . To fix the pressure plate 6 on the cam ring 4 , holes 34 and 35 are provided, into which pins (not visible) engage.

In einer an den Druckraum 7 anschließenden Gehäusebohrung 20 befindet sich ein durch eine Feder 21 belasteter Stromregelkolben 22. Dieser weist einen vorderen Steuerbund 23 auf, hinter welchem sich der Überströmkanal 13 befindet. Der Stromregelkolben 22 enthält ein Druckbegrenzungsventil (DBV) 24, dessen Ventilglied 25 dem Druck in einer Kammer 26 unterliegt. Diese Kammer steht über eine Drossel 27 mit einem, z. B. an eine Hilfskraftlenkung angeschlossenen Auslaß 28 in Verbindung. Der Auslaß 28 hat außerdem noch über eine Drossel 30 und eine Bohrung 31 mit dem Druckraum 7 für den Nutzstrom Verbindung. Die beiden Drosseln 27 und 30 dienen zum Erzeugen eines Druckabfalls, den man auf die beiden Seiten des Stromregelkolbens 22 leitet.A flow control piston 22 loaded by a spring 21 is located in a housing bore 20 adjoining the pressure chamber 7 . This has a front control collar 23 , behind which the overflow channel 13 is located. The flow control piston 22 contains a pressure limiting valve (DBV) 24 , the valve member 25 of which is subject to the pressure in a chamber 26 . This chamber is a throttle 27 with a, for. B. connected to an auxiliary power steering outlet 28 in connection. The outlet 28 also has a throttle 30 and a bore 31 with the pressure chamber 7 for the useful flow connection. The two throttles 27 and 30 are used to generate a pressure drop which is directed to the two sides of the flow control piston 22 .

Nach einem Kaltstart des Motors, bei gleichzeitigem Lenken in eine der Endlagen, steigt der Druck in der Pumpe steil an, wobei das DBV 24 anspricht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß eine verhältnismäßig kleine Ölmenge aus dem Druckraum 7 über die Bohrung 31, den Anschluß 28, die Drossel 27, die Kammer 26 und das DBV 24 in den Überströmkanal 13 fließt. Dabei erfolgt eine Druckentlastung in der Kammer 26, so daß sich der mit einer Vorderseite 32 in den Druckraum 7 ragende Stromregelkolben 22 gegen die Kraft der Feder 23 und den noch in der Kammer 26 herrschenden Restdruck nach rechts verschiebt. Der Steuerbund 23 gibt den Überströmkanal 13 frei, so daß die Hauptmenge des umgewälzten Drucköls in die Ringkammern 11 abströmen kann. Aus den Ringkammern 11 wird das Drucköl erneut angesaugt. Das Drucköl wird innerhalb der Pumpe umgewälzt.After a cold start of the engine with simultaneous steering into one of the end positions, the pressure in the pump rises steeply, whereby the DBV 24 responds. This is due to the fact that a relatively small amount of oil flows from the pressure chamber 7 through the bore 31 , the connection 28 , the throttle 27 , the chamber 26 and the DBV 24 into the overflow channel 13 . This relieves pressure in the chamber 26 so that the flow control piston 22, which projects into the pressure chamber 7 with a front side 32, moves to the right against the force of the spring 23 and the residual pressure still prevailing in the chamber 26 . The control collar 23 releases the overflow channel 13 , so that the majority of the circulated pressure oil can flow out into the annular chambers 11 . The pressure oil is sucked in again from the annular chambers 11 . The pressure oil is circulated inside the pump.

Bei diesem Abregelvorgang entsteht eine hohe Energieumwandlung von Druck in Wärme. Besonders an der Vorderseite 32 des Stromregelkolbens 22 und in seinem Innern, im Bereich des DBV 24, entsteht eine zu hohe Wärmeentwicklung. Um eine zu starke Erhitzung des Stromregelkolbens 22 mit den eingangs geschilderten Nachteilen zu vermeiden, sieht man einen weiteren Abströmweg unter Umgehung der Vorderseite 32 vor.This regulation process results in a high energy conversion from pressure to heat. Especially on the front 32 of the flow control piston 22 and in its interior, in the area of the DBV 24 , excessive heat is generated. In order to avoid excessive heating of the flow control piston 22 with the disadvantages described at the outset, a further outflow path is bypassed bypassing the front side 32 .

Nach der Erfindung setzt man zwischen die Druckplatte 6 und den Kurvenring 4 Dehnelemente 33 ein. Diese Dehnelemente 33 quellen bei starker Erhitzung, so daß sich zwischen dem Pumpenpaket 2, 3 und 4 und der Druckplatte 6 ein Leckölspalt bildet. Über diesen Leckölspalt kann das Drucköl auf drei Wegen abströmen:According to the invention, 4 expansion elements 33 are inserted between the pressure plate 6 and the cam ring 4 . These expansion elements 33 swell when heated excessively, so that a leakage oil gap is formed between the pump package 2 , 3 and 4 and the pressure plate 6 . The pressure oil can flow out of this leakage oil gap in three ways:

- nach innen zur Welle 1 und von dort über nicht sichtbare Schmierölbohrungen in den Behälter;- Inwards to shaft 1 and from there via invisible lubricating oil holes in the container;
- von den Förderkammern direkt nach außen in die Ringkammern 11, von wo das Drucköl erneut angesaugt wird und- From the delivery chambers directly to the outside in the annular chambers 11 , from where the pressure oil is sucked in again
- über die Drucköffnungen 8 und 9 der Druckplatte 6 gleichfalls in die Ringkammern 11.- Also through the pressure openings 8 and 9 of the pressure plate 6 into the annular chambers 11th

Dabei kann sich das Öl abkühlen und nachfolgend wieder in den Pumpenkreislauf zurückfließen. The oil can cool down and then again flow back into the pump circuit.

Das Problem der zu starken Ölerwärmung tritt auch beim Lenken gegen den Bordstein im Stand auf, wenn das Lenkventil den Öldurchfluß nahezu absperrt. Sobald dieser Zustand nicht mehr anhält, kann das Öl zur Abkühlung über das Lenkventil in den Behälter abströmen.The problem of excessive oil heating also occurs Steer up against the curb when the steering valve is on almost shut off the oil flow. As soon as this condition does not the oil can cool down via the steering valve drain into the container.

BezugszeichenReference numerals

1 Antriebswelle
2 Rotor
3 Flügel
4 Kurvenring
5 Stirnplatte
6 Druckplatte
7 Druckraum
8 Drucköffnung
9 Zuströmöffnung
10 Drucköffnung
11 Ringkammer
12 Zulaufbohrung
13 Überströmkanal
14 teilringförmiger Kanal
15 teilringförmiger Kanal
16 teilringförmiger Kanal
17 teilringförmiger Kanal
18 Unterflügelräume
19 Zuströmöffnung
20 Gehäusebohrung
21 Feder
22 Stromregelkolben
23 Steuerbund
24 Druckbegrenzungsventil
25 Ventilglied
26 Kammer
27 Drossel
28 Auslaß
29 -
30 Drossel
31 Bohrung
32 Vorderseite von 22
33 Dehnelemente
34 Bohrung
35 Bohrung 1 drive shaft
2 rotor
3 wings
4 curve ring
5 face plate
6 pressure plate
7 pressure chamber
8 pressure opening
9 inflow opening
10 pressure opening
11 ring chamber
12 inlet bore
13 overflow channel
14 partially annular channel
15 partially annular channel
16 partially annular channel
17 partially annular channel
18 lower wing rooms
19 inflow opening
20 housing bore
21 spring
22 flow control pistons
23 Tax Association
24 pressure relief valve
25 valve member
26 chamber
27 throttle
28 outlet
29 -
30 choke
31 hole
32 front of 22
33 expansion elements
34 hole
35 hole

Claims

1. Flügelzellenpumpe mit folgenden Merkmalen:

- es sind in einem Rotor (2) geführte Flügel (3) vorhanden, die an ihrem Außenumfang in einem Kurvenring (4) entlanggleiten;
- ein in einer Gehäusebohrung (20) verschiebbarer Stromregelkolben (22) ragt in einen Druckraum (7);
- die Pumpe enthält ein Druckbegrenzungsventil (24);
- eine Druckplatte (6) liegt durch die Kraft des im Druckraum (7) herrschenden Auslaßdrucks an einem durch den Rotor (2), die Flügel (3) und den Kurvenring (4) gebildeten Pumpenpaket an, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckplatte (6) und dem Kurvenring (4) Dehnelemente (33) angeordnet sind.

1. Vane pump with the following features:

- There are wings ( 3 ) in a rotor ( 2 ) which slide along their outer circumference in a cam ring ( 4 );
- A flow control piston ( 22 ) which can be displaced in a housing bore ( 20 ) projects into a pressure chamber ( 7 );
- The pump contains a pressure relief valve ( 24 );
- A pressure plate ( 6 ) is applied by the force of the outlet pressure prevailing in the pressure chamber ( 7 ) to a pump package formed by the rotor ( 2 ), the vanes ( 3 ) and the cam ring ( 4 ), characterized in that between the pressure plate ( 6 ) and the cam ring ( 4 ) expansion elements ( 33 ) are arranged.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnelemente (33) punktförmig in Aussparungen der Druckplatte (6) gehalten sind.2. Vane pump according to claim 1, characterized in that the expansion elements ( 33 ) are held punctiform in recesses of the pressure plate ( 6 ).

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnelemente (33) in Aussparungen des Kurvenringes (4) eingesetzt sind.3. Vane pump according to claim 1, characterized in that the expansion elements ( 33 ) are inserted into recesses in the cam ring ( 4 ).

4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnelemente (33) aus Kunststoff, beispielsweise Polyamid, bestehen.4. Vane pump according to claim 1, characterized in that the expansion elements ( 33 ) made of plastic, for example polyamide.