VANE PUMP, ESPECIALLY FOR POWER STEERING

Abstract: 1. Hydraulic vane pump especially for power steering comprising a) a housing (1, 2) to which a cam ring (5) is attached and which houses a pressure plate (4) and a rotor (7) which defines the axis of the pump, while leaving two working regions (11, 12) unoccupied, these regions (11, 12) being subdivided, by vanes (8), into cell spaces which, due to the rotor (7) being driven by a shaft (9), migrate for each of the working regions (11, 12) between first and second inlet openings (27, 28), located on different sides of the rotor, and outlet openings (31, 32) ; b) an inlet duct which leads to each working region (11, 12), this duct bifurcating, via a flow-distribution space (22), in the direction towards the first inlet opening (27) and the second inlet opening (28), each flow-distribution space including a radially outer zone and a radially inner zone, the radially outer zone leading to the second inlet opening (28) via a cam ring passage (25) and a flow reversing passage (26) ; c) on the rear face of the pressure plate (4), facing away from the rotor, the outlet openings (31, 32) leading from the working regions (11, 12) into a pressure space (35), the front face of the pressure plate (4), facing the rotor, being in sealing engagement with both the rotor (7) and the cam ring (5) ; and d) the inlet ducts being arranged essentially symmetrically with respect to one another, each inlet duct including a first admission duct portion (17a, 17b) and a second, knee-shaped admission duct portion (18a, 18b) which is provided with axial and radial limbs, the first admission duct portions (17a, 17b) lying in a plane running approximately perpendicular to the axis of the pump and the second admission duct portions (18a, 18b) extending in a plane containing the axis of the pump, their axial limbs opening into the flow-distribution spaces (22) while their radial limbs open into a valve space (19), from which the hydraulic fluid flows away when a valve (40) is actuated ; characterized in that e) the axial limb of each knee-shaped admission duct portion (18a, 18b) opens into an associated through-opening (20) which passes through the pressure plate (4), which is sealed relative to the pressure space (35) by means of circular seals (21) on the rear face of the pressure plate (4), and which houses one of the flow-distribution spaces (22), and in that f) the radially inner zone of each flow-distribution space (22) opens directly into the first inlet opening (27).

Description: Flügelzellenpumpe. insbesondere zur Lenkhilfe Die Erfindung bezieht sich auf eine Flügelzellenpumpe, insbesondere zur Lenkhilfe, mit einem Rotor und darin geführten Flügeln, mit einer Welle zum Antrieb des Rotors, mit einem Nockenring zum radialen Antrieb der Flügel sowie zur Bestimmung von zwei Arbeitsbereichen für die Hy- draulikflüssigkeit, mit einer Druckplatte zur Abdichtung am Rotor und Nockenring sowie zur Bildung von Teilkanälen für einen Einlass und Auslass der Hydraulikflüssigkeit zu und von den Arbeitsbereichen sowie mit einem Gehäuse zur Aufnahme der Bauteile und Bildung von Kanälen. Bei derartigen Lenkhilfpumpen erfolgt der Einlass der Hy draulikflüssigkeit in die beiden Arbeitsbereiche gewöhnlich über Gehäusekanäle, die sich in Umfangsrichtung des Nockenoder Konturrings erstrecken, sowie über kurze radiale Kanäle in der Druckplatte im Bereich zwischen Nockenring und Druckplatte. Der zunickgelegte Weg der Hydraulikflüssigkeit ist zu dem einen Arbeitsbereich kurz und zu dem anderen Arbeitsbereich lang, so dass unterschiedlich gute Füllungen zustandekommen können. Das Pumpengehäuse ist topfförmig ausgebildet und wird duroh einen einfachen Deckel verschlossens hinter dem sich der Druckraum der Pumpe befindet. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Flü gelzellenpumpe, insbesondere zur Lenkhilfe, der eingangs angegebenen Art so auszubilden, dass eine Geräuschverminderung gegenüber bekannten Pumpen gleicher Leistung und eine gleichmässigere Füllung beider Arbeitsbereiche erzielt wird. Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Massnahmen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Eine gebaute Lenkhilfpumpe für Drücke im Bereich von 65 bis 82 bar hatte ein um 400 bis 450 g geringeres Gesamtgewicht gegenüber einer Lenkhilfe der gleichen Leistung. Infolge der gleichmässigen Füllung der Arbeitsräume und der besseren Abschirmung der geräuscherzeugenden Teile konnte das abgegebene Geräusch deutlich vermindert und die maximale Drehzahl angehoben werden. Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Lenkhilfpumpe, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine vergrösserte Einzelheit aus Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1 und Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4. Die Flügelzellenpumpe weist ein Gehäusehauptteil 1 und einen Gehäusedeckel 2 auf, die einen Innenraum 1 a druckmitteldicht einschliessen. Im Innenraum 1a sitzen, gehäusefest angeordnet. eine Druckplatte 4 und ein Nockenring 5, die durch Stifte 6 drehgesichert sind. Innerhalb des Nockenrings 5 und zwischen dem Gehäusedeckel 2 und der Druckplatte 4 ist ein Rotor 7 angeordnet, der eine Reihe von radialen Führungsschliçzer besitzt. Innerhalb dieser Führungsschlitze sind Flügel 8 ra dial verschieblich gelagert. Der Rotor 7 ist über eine Welle 9 antreibbar, die in einer Lagerbohrung des Gehäusedekkels 2 gelagert ist. Der Rotor 7 ist zylindrisch geformt, während der Nockenring 5 einen angenähert ovalen Innenumriss aufweist, dessen kleine Achse etwa dem Durchmesser des Rotors 7 entspricht, während die grosse Achse die Auszugslänge der Flügel 8 bestimmt. Auf diese Weise liegen zwischen dem Nockenring 5 und dem Rotor 7 zwei sichelförmige Arbeitsbereiche 11 und 12, die von den Flügeln 8 in eine Anzahl von Arbeitsräumen unterteilt werden. Bei der Saugseite des Systems vergrössern sich die Arbeitsräume, und bei der Druckseite verkleinern sie sich. Die Zufuhr von Hydzaulikflüssigkeit zur jeweiligen Saugseite ist wie folgt: Rückgeführte Hydraulikflüssigkeit wird unterhalb eines Vorratsbehälters 14 in einen Filterraum 15 geleitet, von wo aus die Flüssigkeit in einen Öl-Vorratsraum 16 gelangt, der den Nockenring 5, den Rotor 7, die Druckplatte 4 sowie deren Gehäusestützwände halbkreisförmig umgibt und der über zwei parallele, senkrechte Bohrungen 17a, 17b (Fig. 2) rit Zuführkanälen 18a, 18b verbunden ist. Die Zuführkanäle 18a, 18b sind knieförmig ausgebildet, liegen im wesentlichen in der waagrechten Achsebene und sind symmetrisch zueinander angeordnet. Die einen Schenkel der Zuführkanäle 18a, 18b münden in radialer Richtung in einen zur Welle 9 fluchtenden Raum 19, während die anderen Schenkel axial ausgerichtet sind und je auf Durchgangsöffnungen 20 der Druckplatte 4 stossen. Umlaufende Dichtungen 21 dichten den Spalt zwischen der RUck- seite der Druckplatte 4 und der Gehäusewandung 1 ab. Die Durchgangs öffnungen 20 erweitern sich zur Vorderseite der Druckplatte 4 und bilden einen gebogenen länglichen Raum 22, der sich in Umfangsrichtung erstreckt und in dem gleichzeitig eine Strömungsaufteilung erfolgt. Der Pfeil 23 in Fig. n kennzeichnet die Strömung, welche durch den radial inneren Teil der Durchgangs öffnung 20 unmittelbar über einen ersten Einlass 27 in den Zwischenraum zwischen Nockenring 5 und Rotor 7 gelangt, wahren der Pfeil 24 die radial äussere StrörnunS durch den radial äusseren Teil der Durchgangsöffnung 20 kenn- zeichnet. Drei Bohrungen 25 im Nockenring bildet einen floclor ringkanal, der in axialer Richtung verläuft und auf eine Gehäusenut 26 stösst, welche die Strömung 24 radial nach innen lenkt. Die Gehäusenut 26 ist an ihrem radial inneren Ende in Umfangsrichtung ausgeweitet und bildet dort einen zweiten Einlass 28 in den Arbeitsbereich der Pumpe. Beidseitig der Flügel 8 sind bogenförmige Nuten 31, 32 im Gehäusedeckel 2 bzw. in der Druckplatte 4 vorgesehen. Die Nuten 31 sind jeweils über Bohrungen 33 (Fig. 4) durch den Nockenring 5 mit den Nuten 32 (Fig. 1) verbunden. Die Nuten 32 umfassen jeweils eine Bohrung durch die Druckplatte 4 hindurch. Auf der Rückseite der Druckplatte 4 ist ein Druckraum 35 gebildet, der für eine gute Anlage der Druckplatte am Rotor 7 und dem Nockenring 5 sorgt und über einen Förderkanal 36 mit einem äusseren Pumpenauslass 37 verbunden ist. In der Förderleitung 36 sitzt ein Drosselkörper 38 mit einer Förderdrossel 38a und einer Hilfadrossel 38b. Die =-:ilfs- drossel 38b ist über einen Kanal 39 mit einem Stromregelventil 40 verbunden. Das Stromregelventil 40 weist einen Schieberkolben 41 auf, der durch die Kraft einer Feder 42 in Richtung auf die Rückseite der Druckplatte 4 gedrängt wird. Der Schieberkolben weist zwei Abdichtungsbereiche 43, 44 auf, zwischen denen eine Ringnut 45 liegt, in welche die Zuführkanäle 18 a, b normalerweise einmünden. Von der Ringnut 45 führt ein teilweise radial und teilweise axial sich erstreckender Kanal 46 durch den Schieberkolben 41 in einen Ventilraum 47, in welchen der Kanal 39 einmündet und in welchem die Feder 42 liegt. Innerhalb des Kanals 46 sind eine Feder 48 und ein Ventilkegel 49 angeordnet. Der Betrieb der Lenkhilfpumpe geht cie folgt vor sich: Durch Antrieb der Welle 9 wird der Rotor 7 gedreht und damit die Flügel 8 durch die sichelförmigen Arbeitsbereiche hindurchgeführt. Es wird hydraulikflüssigkeit angesaugt, die zu beiden Flanken der Flügel 8 eintreten kann, wie durch die Pfeile 23 und 24 in Fig. 3 dargestellt. Die Zuführung erfolgt in gleicher Iteise für beide Arbeitsbereiche über die il7 wesentlichen symmetrischen Zuführknnalc 18a, 18b. Infolge dieser parallelen ZuSührunOn wird eine gleiche Verteilung des Fülldrtlokes in beide Arbeitsbereiche erzielt. Dies wird geräuschvermindernd. Die angesaugte Hydraulikflüssigkeit wird durch die Flügel 8 in den Druckbereich verschoben und gelangt über die Auslasskanäle 31, 32 in den Druckraum 35 und von dort über den Förderkanal 36 und den Drosselkörper 38 zum äusseren Pumpenaus- lass 37. Wenn mehr hydraulikflüssigkeit gefördert wird als die Hauptdrossel 38a bewältigt, steigt der Druck im Druckraum 35, und der Schieberkolben 41 wird entgegen der Kraft der Feder 42 solange verschoben, bis die Abdichtfläche 43 teilweise bis jenseits der Einmündung der Zuführkanäle 18a,18b gelangt. Bei dieser Stromregelung wird eine direkte Verbindung zwischen dem Druckraum 35 und den Zuführkanälen 18a, 18b geschaffen, die ausserordentlich kurz ist, so dass die abgeregelte Hydraulikflüssigkeit mit wenig Energieverlust umgewälzt wird. Wenn bei blockierter Arbeitsleitung der Druck im Pumpenauslass 37 ansteigt, hebt der Ventilkegel 49 ab, so dass der Druck im Ventilraum 47 abfällt und der Schieberkolben 41 in der Zeichnung nach rechts verschoben wird. Dadurch wird wiederum die direkte Verbindung zwischen dem Druckraum 35 und den Zuführkanälen 18a, 18b geschaffen (Funktion als Druckbegrenzungsventil). Durch die Anordnung des Druckraums 35 zentral im Gehäuse 1 wirken die umgebenden Wandteile gut schalldämmend, insbesondere weil zudem noch das Stromregelventil 40 fluchtend zur Achse des Rotors 7 und der Druckplatte 4 vorgesehen ist. Der Gehäusedeckel 2 besteht aus Aluminium, um einerseits an Gewicht zu sparen und andererseits eine gute Lauffläche zu bieten. Eine Versteifungsrippe 3 wird dazu ausgenutzt, eine Leckölbohrung 3a aufzunehmen, die das entlang der Welle 9 kriechende Leck in den Vorratsraum 16 zurückführt. Durch die Existenz des Vorratsraums 16 kann die Grösse des Vorratsbeh-l- ters 14 entsprechend verringert werden, wodurch weiterhin :-n Grösse und Gewicht der Gesamtpumpe cingespcr-t werden k1r.

Claims: Patentansprüche 1. Flügelzellenpumpe, insbesondere zur Lenkhilfe, mit einem Rotor und darin geführten Flügeln, mit einer Welle zum Antrieb des Rotors, mit einem Nockenring zum radialen Antrieb der Flügel so wie- zur Bestimmung von zwei Arbeitsbereichen für die Hy draulikflüssigkeit, mit einer Druckplatte zur Abdichtung am Rotor und Nocken ring sowie zur Bildung von Teilkanälen für einen Einlass und Auslass der Hydraulikflüssigkeit zu und von den Ar beitsbereichen, wobei auf der Rückseite der Druckplatte ein Druckbereich gebildet ist, sowie mit einem Gehäuse zur Aufnahme der Bauteile und Bildung von Kanälen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) zwei im wesentlichen symmetrisch angeordnete Zuführ kanäle (17a, 18a, 20 bzw. 17b, 18b, 20) der Bydraulik- flüssigkeit erstrecken sich bis zum Erreichen der durch Welle (9) und Rotor (7) gelegten, normalerfeise waage- rechten Axialebene, in welcher die beiden Zuführkanäl±' je einer Durchgangsöffnung (20) der Druckplatte (4) zu- streben; b) die Durchgangsöffnungen (20) der Druckplatte (4) sind auf deren Rückseite durch umlaufende Dichtungen (21) gegenüber dem Druckbereich (35) abgedichtet. 2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende weitere Merkmale: c) die Zuführkanäle (17a, 18a, 20 bzw. 17b, 18b, 20) tei len sich jeweils am Nockenring (5) im Sinne zweier Einlässe (27, 28) auf; d) jeder erste Einlass (27) ist direkt zwischen dem ra dial inneren Teil der Durchgangsöffnung (20) und dem Zwischenraum zwischen Nockenring (5) und Rotor (7) ge bildet; e) Jeder zweite Einlass (28) ist durch den radial äusseren Teil der Durchgangsöffnung (20), einen Nockenringkanal (25) und eine Gehäusenut (26) gebildet. 3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Gehäusehaupt teil (1) zur Aufnahme von Rotor (7), Nockenring (5) und Druckplatte (4) sowie einen Gehäusedeckel (2) zur Auf nahme der Welle und der Wllenlagerung aufweist. 4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, mit einem Stromregelventil, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromregelventil (40) ko axial zum Rotor (7) im Gehäusehauptteil (1) angeordnet ist. 5. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäusehauptteil (1) ei nen Öl-Vorratsraum (16) beherbergt, der den Nockenring (5), den Rotor (7), die Druckplatte (4) sowie deren Ge häusestützwände halbkreisförmig umgibt und von dem die Zufü1kanäle (17a, 17b) ausgehen. Patentansprüche 1. Flügelzellenpumpe, insbesondere zur Lenkhilfe, mit folgenden Merkmalen: a) in einem Gehäuse (1, 2) sind eine Druckplatte (4), ein Nockenring (5) und ein Rotor (7) zur Umgrenzung zweier Arbeitsbereiche (11, 12) angeordnet, die durch Flügel (8) in Zellenräume aufgeteilt sind und beim Antrieb des Rotors (7) durch eine Welle (9) zwischen Einlassöffnungen (27, 28) und Auslassöffnungen (31, 32) wandern; b) jedem Arbeitsbereich (11, 12) ist je ein Stromauftei lungsraum (22) und je zwei Einlassöffnungen (27,28) auf jeder Seite des Rotors eine Einlassöffnung pro Ar beitsbereich - zugeordnet; c) die Druckplatte (4) liegt dichtend am Rotor (7) und am Nockenring (5) an und enthält ein Kanalstück (20) des Einlasses sowie ein Kanalstück (32) des Auslasses, der mit einem Druckraum (35) auf der Rückseite der Platte (4) verbunden ist; d) im Gehäuse sind zwei von einem Ölvorratsraum (16) zu den Stromaufteilungsräumen (22) und den Einlassöffnungen (27, 28) sich erstreckende Zuführkanäle (17a, 18a bzw. 17b, 18b) vorgesehen, die jeweils einen normalerweise senkrechten Abschnitt (17a, 17b) und je einen normaler weise waagrechten, knieförmigen Abschnitt (18a, 18b) aufweisen, welche sich in der axialen Ebene des Rotors (7) erstrecken und mit ihren axialen Schenkeln in die Stromaufteilungsräume (22) sowie mit ihren radialen Schenkeln in einem Ventilraum (19) einmünden,von dem aus - beim Ansprechen eines Ventils (40) - eine Abströmung -der Hydraulikflüssigkeit erfolgt; gekennzeichnet durch e) die Zuführkanäle (17a, 18a bzw. 17b, 18b) sind im we sentlichen symmetrisch ausgebildet und angeordnet; f) jeder Stromaufteilungsraum (22) ist in der Druckplatte (4) in Verlängerung des zugehörigen axialen Schenkels des knieförmigen Zufuhrkanalabschnittes (18a bzw. 18b) angeordnet und mündet mit seinem radial inneren Bereich unmittelbar in die erste Einlassöffnung (27), während der radial äussere Bereich noch innerhalb des Durchmesserbereichs der Druckplatte (4) über einen Nockenringkanal (25) und einen Umlenkkanal (26) zur zweiten Einlassöffnung (28) führt. 2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stromaufteilungsraum (22) Teil einer axialen, abgedichteten Durchgangsöffnung (20) der Druckplatte (4) ist. 3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Nockenringkanal (25) durch nebeneinander angeordnete, sich in axialer Richtung erstreckende Bohrungen durch den Nockenring (4) gebildet ist. 4. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die knieförmigen Abschnitte (8a, 18b) der Zuführkanäle im Giessverfahren hergestellt sind. 5. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnungen (31, 32) eines Arbeitsbereiches (11 bzw. 12) über eine Bohrung (33) im Nockenring (5) miteinander verbunden sind, wobei die eine Auslassöffnung (32) als Stromvereinigungsraum ähnlich dem Stromaufteilungsraum (22) gestaltet ist.

Inventors: KONZ, ERWIN
Applicants: VICKERS SYSTEMS GMBH
Application year: 1981
Main classification: F04C15
IPC codes: F04C15