DE10117376A1 - pump - Google Patents
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- F04C15/0003—Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
- F04C15/0034—Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps for other than the working fluid, i.e. the sealing arrangements are not between working chambers of the machine
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpe zur Förderung eines Fluids, insbesondere Hydrauliköl, mit einer in das Innere der Pumpe führenden Antriebswelle, die geführt wird von mindestens einer Lagereinrichtung, und mit einer Dichtungseinrichtung, die einen Spalt zwischen einem Gehäuse oder einem Lagerflansch der Pumpe und der Antriebswelle abdichtet.The invention relates to a pump for delivering a fluid, in particular hydraulic oil a drive shaft leading into the interior of the pump, which is guided by at least a bearing device, and with a sealing device which forms a gap between a Seals housing or a bearing flange of the pump and the drive shaft.
Pumpen der hier angesprochenen Art, insbesondere Hydraulikpumpen, sind bekannt. Sie zeichnen sich dadurch aus, daß sie zum Beispiel mit dem Hydrauliksystem eines Automatikgetriebes oder mit dem Hydrauliksystem einer hydraulischen Lenkhilfeeinrichtung in einem Kraftfahrzeug verbunden sind. Die Dichtungseinrichtung hat die Aufgabe, das aus der Pumpe abfließende Lecköl, das zur Schmierung der Lagereinrichtung an der Welle entlanggeführt wird, gegenüber der Außenwelt der Pumpe abzudichten, so daß das an der Welle abgeführte Lecköl innerhalb der Pumpe wieder in den Saugbereich zurückgeführt wird. Derartige Wellendichtringe werden mit einer bestimmten Kraft, die durch den Preßsitz des Wellendichtrings innerhalb der für den Wellendichtring vorgesehenen Einbauöffnung bestimmt wird, in die Einbauöffnung eingepreßt. Diese Haltekraft des Wellendichtrings führt dazu, daß bis zu einem bestimmten Druck im Leckölbereich der Wellendichtring in seiner Position durch seine eigene Einpreßkraft gehalten werden kann. Wird der Druck im Leckölbereich höher, so wird der Wellendichtring aus seiner Position herausgepreßt und führt damit zur Undichtigkeit und letztendlich zum Versagen der Pumpe.Pumps of the type mentioned here, in particular hydraulic pumps, are known. she are characterized in that, for example, with the hydraulic system Automatic transmission or with the hydraulic system of a hydraulic power steering device are connected in a motor vehicle. The sealing device has the task of that the pump leaking oil that is used to lubricate the bearing device on the shaft is led along to seal against the outside of the pump, so that at the Leaked drain oil is returned to the suction area within the pump. Such shaft seals are with a certain force by the press fit of Shaft sealing rings within the installation opening provided for the shaft sealing ring is determined, pressed into the installation opening. This holding force of the shaft seal leads that the shaft sealing ring in its up to a certain pressure in the leak oil area Position can be held by its own press-in force. If the pressure in the Leakage oil area higher, the shaft sealing ring is pressed out of its position and this leads to leakage and ultimately to pump failure.
Nun ist bei der Montage zum Beispiel eines hydraulischen Lenksystems einschließlich der Pumpe im Kraftfahrzeug nach beendigter Montage eine Befüllung ab Werk mit dem für die Lenkeinrichtung benötigten Fluid notwendig. Um diese Befüllung in relativ kurzer Zeit zu ermöglichen, ist man dazu übergegangen, das Hydrauliksystem zuerst zu evakuieren und zusätzlich die Befüllung mit einem gewissen Überdruck vorzusehen. So sind im Laufe der Entwicklungen die Drücke bei derartigen Befülleinrichtungen bis auf 3 bar angehoben worden, und inzwischen werden sogar Befülleinrichtungen mit bis zu 5 bar Einfülldruck eingesetzt, was für die Befüllung eine wesentliche Zeitersparnis bedeutet. Bei dieser zunehmenden Druckanhebung in der Befüllungsanlage sind aber auch die im Leckölbereich auftretenden Drücke am Wellendichtring derart angestiegen, daß es gelegentlich zum Herauspressen des Wellendichtrings gekommen ist. Deshalb wurden Überlegungen angestellt, den Wellendichtring mit einer zusätzlichen Axialsicherung zu versehen. Zusätzlich sollte diese Axialsicherung aber auch keine großen konstruktiven Änderungen an der bereits freigegebenen Pumpe benötigen, damit nicht neue Freigabetests durchgeführt werden müssen. Bekannte Sicherungen für den Wellendichtring benutzen z. B. eine eingepreßte Paßscheibe, was aber beim Einpressen zum Auftreten von Spänen an der Einpreßstelle zum Wellendichtring hin und damit in den Ölkreislauf bewirken kann. Die Verwendung einer Paßscheibe verlangt auch genauere Fertigungstoleranzen, sowohl an der Paßscheibe selbst als auch an der entsprechenden Einbaubohrung, so daß hier zusätzliche Fertigungskosten durch engere Toleranzen entstehen. Now when assembling, for example, a hydraulic steering system including the Pump in the motor vehicle after assembly has been filled with the factory Steering device required fluid necessary. To fill this in a relatively short time allow, one has started to evacuate the hydraulic system first and in addition, the filling must be provided with a certain excess pressure. So are in the course of Developments have raised the pressures in such filling devices to 3 bar and now even filling devices with up to 5 bar filling pressure used, which means a substantial time saving for the filling. At this Increasing pressure increases in the filling system are also those in the leak oil area Occurring pressures on the shaft seal increased so that it occasionally The shaft sealing ring has come out. Therefore considerations employed to provide the shaft sealing ring with an additional axial lock. In addition However, this axial lock should not make any major design changes to the already approved pump so that new release tests are not carried out have to. Known fuses for the shaft seal use z. B. a pressed Fitting washer, but what occurs when pressing in to produce chips at the press-in point Shaft sealing ring out and thus in the oil circuit. The use of a The shim also requires more precise manufacturing tolerances, both on the shim itself as well as on the corresponding mounting hole, so that here additional manufacturing costs arise from tighter tolerances.
Eine andere bekannte Möglichkeit der axialen Sicherung ist das Anbringen einer Sprengringsicherung, welche aber eine eigene Nut für den Sprengring mit zusätzlichen entsprechenden Wandstärken benötigt und deswegen massive konstruktive Änderungen des Pumpendesigns und auch eines vollautomatischen Montagebandes in der Fertigung bedingt.Another known possibility of axial securing is to attach one Snap ring lock, but which has its own groove for the snap ring with additional appropriate wall thicknesses required and therefore massive design changes to the Pump designs and also a fully automatic assembly line in production.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine axiale Sicherung für derartige Wellendichtringe zu gestalten, die geringe Fertigungskosten aufweist, keine wesentlichen Konstruktionsänderungen und damit keine zusätzlichen Freigabetests erfordert und keine engen Fertigungstoleranzen benötigt.The object of the invention is therefore to provide axial securing for such shaft sealing rings design, which has low manufacturing costs, no essential Design changes and therefore no additional approval tests required and none tight manufacturing tolerances.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Pumpe zur Förderung eines Fluids, insbesondere Hydrauliköl, gelöst mit einer in das Innere der Pumpe führenden Antriebswelle, die geführt wird von mindestens einer Lagereinrichtung, und mit einer Dichtungseinrichtung, die einen Spalt zwischen einem Gehäuse oder einem Lagerflansch der Pumpe und der Antriebswelle abdichtet, wobei die Dichtungseinrichtung in axialer Richtung gegen Verschiebung aus dem Gehäuse oder Lagerflansch heraus durch ein Bauteil, wie einen Ring, in Position gehalten wird. Erfindungsgemäß ist der Ring, von außen auf das Gehäuse oder den Lagerflansch gesehen, vor der Dichtungseinrichtung angeordnet. Vorzugsweise ist der Ring als Zentrierring ausgebildet, wobei der Ring gegenüber dem Gehäuse fixierbar ist.According to the invention, the object is achieved by a pump for conveying a fluid, in particular hydraulic oil, dissolved with a drive shaft leading into the interior of the pump, which is guided by at least one bearing device and with a sealing device, the a gap between a housing or a bearing flange of the pump and the Seals drive shaft, the sealing device against in the axial direction Displacement out of the housing or bearing flange through a component, such as a ring, is held in position. According to the ring, from the outside on the housing or seen the bearing flange, arranged in front of the sealing device. Preferably, the Ring designed as a centering ring, the ring being fixable relative to the housing.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Ring durch Verdrängen von Gehäusematerial gegen den Ring, wie durch Verstemmen, fixierbar. Bevorzugt ist der Ring durch symmetrische oder gegenüberliegende Materialverdrängungen beziehungsweise Verstemmungen fixierbar, gegebenenfalls auch zentrierbar. In one embodiment of the invention, the ring is by displacing Housing material against the ring, as by caulking, fixable. The ring is preferred through symmetrical or opposite material displacements respectively Caulking fixable, if necessary also centerable.
Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform hat der Ring einen im wesentlichen annähernd rechteckigen Querschnitt, vorzugsweise mit einer Fase am Außenumfang.According to a further embodiment of the invention, the ring has an im essentially approximately rectangular cross-section, preferably with a chamfer on Outer circumference.
Vorzugsweise besteht der Ring aus dem gleichen Werkstoff wie das Pumpengehäuse. Erfindungsgemäß wird der Ring aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt, insbesondere aus einer Aluminiumknetlegierung Al-Cu-Mg-Pb, vorzugsweise nach den Materialspezifikationen F34 bis F37. Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, bei der der Ring lose, das heißt mit Spiel montierbar ist und danach, in Position befindlich, verstemmt und somit fixiert wird. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Ring deshalb die Dichtungseinrichtung gegen einen Druck von mindestens bis zu 5 bar in seiner Position halten. Weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen werden anhand der Figuren näher beschrieben.The ring is preferably made of the same material as the pump housing. According to the invention, the ring is made of aluminum or an aluminum alloy, in particular from a wrought aluminum alloy Al-Cu-Mg-Pb, preferably according to the Material specifications F34 to F37. An embodiment is also preferred in which the Ring loose, that means can be assembled with play and then, in position, caulked and is thus fixed. In a further embodiment according to the invention, the ring therefore the sealing device against a pressure of at least up to 5 bar in its Hold position. Further embodiments of the invention are shown in the figures described in more detail.
Dabei zeigt:It shows:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Pumpe Fig. 1 shows a longitudinal section through a pump
Fig. 2 einen Querschnitt eines Zentrierrings Fig. 2 shows a cross section of a centering ring
Fig. 3 eine Aufsicht auf einen im Lagergehäuse verstemmten Zentrierring. Fig. 3 is a plan view of a centering ring caulked in the bearing housing.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe. Eine Welle 1, die im Lagergehäuse 2 durch ein Wälzlager 3 gelagert ist, wobei das Wälzlager axial gegenüber der Welle durch einen Absatz 20 auf der Welle und einen Sicherungsring 5 sowie axial gegenüber dem Lagergehäuse 2 durch einen Absatz im Lagergehäuse 21 und einen Sicherungsring 4 gesichert ist, treibt über eine Verzahnung 6 eine im Pumpengehäuse 7 befindliche Rotationsgruppe 22 an. Die Rotationsgruppe 22 besteht aus einem Rotor 8, der in Schlitzen verschiebbare Flügel 9 enthält, die wiederum an einem mit einer in etwa elliptischen Hubkontur 10 versehen Hubring entlanggleiten. Dabei ergeben sich bei Rotation des Rotors zwischen den Flügeln durch Vergrößerung der Zellenräume Saugbereiche und durch Verkleinerung der Zellen Druckbereiche, die zu der bei Flügelzellenpumpen bekannten Pumpfunktion führen. Die Rotationsgruppe 22 ist durch eine Druckplatte 11, die in diesem Fall mit einer Feder 12 gegen den Ring gedrückt wird, gegenüber dem Druckraum 13 abgedichtet, in dem das unter Druck austretende Öl gesammelt wird. Zur Abdichtung der Druckplatte 11 gegenüber dem Pumpengehäuse 7 dient zusätzlich ein Dichtring 14. Gegenüber dem Lagergehäuse 2 ist die Rotationsgruppe durch eine zweite Druckplatte 15 abgedichtet. Das aus der Rotationsgruppe 22 zur Welle 1 hin abfließende, unvermeidbare Lecköl, welches durch die notwendigen Laufspiele zwischen Rotor und Seitenplatten hindurchdringt, kann über die Öffnung 16 in der Druckplatte 15 in den Wellenbereich abgeführt werden, wo es sowohl die Lagereinrichtung 3 schmieren kann, als auch über die Leitung 17 wieder dem Saugraum der Pumpe 18 zugeführt werden kann. Das unter nur geringem Druck stehende Lecköl muß nach außen gegenüber der Welle 1 und dem Lagergehäuse 2 heraus durch die Dichtungseinrichtung 19 abgedichtet werden. In der erfindungsgemäßen Pumpe ist die Dichtungseinrichtung 19 in axialer Richtung gegen Verschiebung nach vorne aus dem Lagergehäuse 2 heraus durch einen Ring 20 abgesichert, der als Zentrierring ausgebildet sein kann und durch Verstemmungen 21 des Lagerflanschmaterials gegen den Zentrierring fixierbar ist. Dadurch kann auch bei höher auftretenden Drücken im Leckölbereich, wie zum Beispiel im Lagerbereich, der Wellendichtring 19 nicht in axialer Position nach vorne aus dem Lagergehäuse heraus verschoben werden. Vorteil dieser Art der Sicherungseinrichtung ist, daß der Zentrierring 20 die gleiche unkritische Bohrungstoleranzqualität wie der Wellendichtring benutzt und daher keine zusätzlichen Fertigungsschritte notwendig sind, wie es z. B. bei einem Sprengring mit zusätzlicher Montagenut oder bei einer Paßscheibe mit zusätzlichen engeren Scheiben- und Bohrungstoleranzen notwendig wäre. Nach erfolgter, durch das Spiel einfacher Montage des lose sich zentrierenden Sicherungsrings 20 wird durch die symmetrischen Verstemmungen 21 dieser Sicherungsring in seiner Position fixiert. Fig. 1 shows a longitudinal section through a pump according to the invention. A shaft 1 which is mounted in the bearing housing 2 by a roller bearing 3 , the roller bearing being axially secured to the shaft by a shoulder 20 on the shaft and a locking ring 5 and axially relative to the bearing housing 2 by a shoulder in the bearing housing 21 and a locking ring 4 drives a rotation group 22 located in the pump housing 7 via a toothing 6 . The rotation group 22 consists of a rotor 8 , which contains slidable vanes 9 , which in turn slide along a stroke ring provided with an approximately elliptical stroke contour 10 . When the rotor rotates between the vanes, suction areas are created by enlarging the cell spaces and pressure areas by reducing the cells, which lead to the pumping function known in vane pumps. The rotation group 22 is sealed from the pressure chamber 13 by a pressure plate 11 , which in this case is pressed against the ring by a spring 12 , in which the oil escaping under pressure is collected. A sealing ring 14 additionally serves to seal the pressure plate 11 from the pump housing 7 . The rotation group is sealed off from the bearing housing 2 by a second pressure plate 15 . The inevitable leakage oil flowing out of the rotation group 22 towards the shaft 1 , which penetrates through the necessary running play between the rotor and the side plates, can be discharged via the opening 16 in the pressure plate 15 into the shaft area, where it can both lubricate the bearing device 3 and can also be returned to the suction chamber of the pump 18 via the line 17 . The leakage oil, which is under only slight pressure, must be sealed outwards against the shaft 1 and the bearing housing 2 by the sealing device 19 . In the inventive pump, the sealing device 19 is secure in the axial direction against displacement forward out of the bearing housing 2 by a ring 20 which may be formed as a centering ring and can be fixed by caulkings 21 of the Lagerflanschmaterials against the centering ring. As a result, even at higher pressures in the leakage oil area, such as in the bearing area, the shaft sealing ring 19 cannot be moved forward out of the bearing housing in the axial position. The advantage of this type of securing device is that the centering ring 20 uses the same uncritical bore tolerance quality as the shaft sealing ring and therefore no additional manufacturing steps are necessary, as is the case, for. B. with a snap ring with additional mounting groove or with a shim with additional tighter washer and hole tolerances would be necessary. After the assembly of the loosely centering circlip 20 , which is simple due to the play, is secured in its position by the symmetrical caulking 21 .
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den sogenannten Zentrierring 20, der einen im wesentlichen rechteckigen Materialquerschnitt 25 besitzt, welcher durch eine die Montage erleichternde, kleine Fase 26 im äußeren Durchmesserbereich des Zentrierrings leicht abgeschrägt wird. Der Zentrierring 20 wird vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das Pumpengehäuse gefertigt, damit Temperaturausdehnungskoeffizienten der Materialien sich nicht wesentlich auf die Festigkeit des Verstemmungssitzes auswirken können. Bei den aus Leichtbaugründen häufig verwendeten Pumpengehäusen aus Aluminiumdruckguß, die Gewichtseinsparungen ermöglichen, wird für den Zentrierring eine Aluminiumknetlegierung aus Al-Cu-Mg-Pb bevorzugt, vorzugsweise der Materialspezifikationen F34 bis F37. Fig. 2 shows a cross section through the so-called centering ring 20 having a substantially rectangular material cross-section 25 which is slightly tapered by an assembly facilitating small chamfer 26 at the outer diameter portion of the centering ring. The centering ring 20 is preferably made of the same material as the pump housing, so that coefficients of thermal expansion of the materials cannot have a significant effect on the strength of the caulking seat. In the case of the pump housings made of die-cast aluminum, which are frequently used for lightweight reasons and which enable weight savings, an aluminum wrought alloy made of Al-Cu-Mg-Pb is preferred for the centering ring, preferably the material specifications F34 to F37.
Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf einen im Lagergehäuse verstemmten Zentrierring. Der Wellendichtring 19 wird an seinem Außendurchmesser von dem Zentrierring 20 abgedeckt, der in die entsprechende Bohrung im Lagerflansch 2 eingesetzt ist. Nach erfolgtem Einbringen von Wellendichtring und Zentrierring werden durch Verdrängen des Flanschmaterials vier Verstemmungen 21 eingebracht, die das Material radial gegen den Zentrierring verdrängen und ihn damit durch eine Klemmverbindung in seiner Position fixieren. Die symmetrische Verstemmung, d. h. die Verstemmung auf zwei gegenüberliegenden Seiten, sorgt dafür, daß während des Verstemmens der Zentrierring nicht aus der Mitte heraus verschoben wird. Somit ist also auch für einen zentrierten Sitz des Zentrierrings durch diese Art der Verstemmung gesorgt. In Fig. 3 erkennt man noch am Pumpenflansch Befestigungsgewinde 31, die zur Befestigung der Pumpe im Fahrzeug dienen. Zusätzlich sind Einbuchtungen 32 vorgesehen, die zur zusätzlichen Positionierung eines eventuell benötigten Kunststofftanks auf der entsprechenden Pumpe dienen. Fig. 3 shows a plan view of a centering ring caulked in the bearing housing. The shaft sealing ring 19 is covered on its outer diameter by the centering ring 20 , which is inserted into the corresponding bore in the bearing flange 2 . After the shaft sealing ring and centering ring have been introduced, four caulking 21 is introduced by displacing the flange material, which displaces the material radially against the centering ring and thus fix it in position by means of a clamp connection. The symmetrical caulking, ie caulking on two opposite sides, ensures that the centering ring is not displaced from the center during caulking. This means that this type of caulking also ensures that the centering ring is centered. In Fig. 3 you can still see the pump flange mounting thread 31 , which are used to attach the pump in the vehicle. In addition, indentations 32 are provided, which are used for additional positioning of a plastic tank that may be required on the corresponding pump.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbarte Merkmalskombinationen zu beanspruchen.The patent claims submitted with the application are proposed without Prejudice for obtaining further patent protection. The applicant reserves the right still others previously only disclosed in the description and / or the drawings Feature combinations to claim.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.References used in the subclaims point to the further training of the Subject of the main claim by the features of the respective sub-claim there; they are not a waiver of achieving an independent, objective To understand protection for the combinations of features of the related subclaims.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.Since the subjects of the subclaims with regard to the prior art on The applicant reserves the right to make its own and independent inventions on the priority date propose to make them the subject of independent claims or declarations of division. They can also contain independent inventions, one of which Objects of the preceding subclaims have an independent design.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.The exemplary embodiments are not to be understood as a restriction of the invention. Much more are numerous changes and modifications within the scope of the present disclosure possible, in particular such variants, elements and combinations and / or materials, which, for example, by combining or modifying individuals in conjunction with the in the general description and embodiments as well as in the claims features or elements described and contained in the drawings or Process steps for the person skilled in the art with a view to solving the problem are and through combinable features to a new item or new Process steps or process step sequences lead, also insofar as they are manufacturing, testing and Concern working procedures.
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Legal Events
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Effective date: 20140709 |