Titel

Verfahren zur Justierung eines Hubrings einer Flügelzellenpumpe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Justierung eines Hubrings einer Flügelzellenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Stand der Technik Flügelzellen- oder Drehschieberpumpen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Üblicherweise weist eine Flügelzellenpumpe einen Rotor auf, in dem Flügel oder Schieber in im Wesentlichen radialer Richtung in Nuten geführt sind. Der Rotor ist exzentrisch und drehbar in einem von einem Stator begrenzten Pumpenraum innerhalb eines Pumpengehäuses gelagert. Der Pumpenraum weist wenigstens einen Ansaug- und einen Auslasskanal auf. Wird der Rotor in Drehung versetzt, so wird das zu pumpende Medium, beispielsweise Luft, über den Ansaugkanal angesaugt, durch die Drehung des Rotors innerhalb einer von zweien der Flügel begrenzten Teilkammer des Pumpenraums verdichtet und am Auslasskanal entlassen.

Maßgeblich für die Leistungsfähigkeit der Flügelzellenpumpe ist das so genannte Radialspiel zwischen dem Rotor und dem Stator an der engsten Stelle. Dieses liegt üblicherweise in der Größenordnung von einigen Mikrometern und bestimmt den Leckagestrom von der Hochdruck- zur Niederdruckseite. Um die Leckage- Verluste so gering wie möglich zu halten, ist man bestrebt, das Radialspiel ebenfalls so gering wie möglich einzustellen. Das Radialspiel muss aber in jedem Fall so groß sein, dass über alle Betriebszustände der Flügelzellenpumpe das Radialspiel in keiner Stellung des Rotors auf Null reduziert wird. Ansonsten droht ein Schleifen des Rotors am Stator, was zu einer Beschädigung der Flügelzellen- pumpe führen kann. Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Justierung eines Hubrings einer Flügelzellenpumpe anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Justierung eines Hubrings einer Flügelzellenpumpe, die einen um eine Drehachse drehbar gelagerten Rotor aufweist, der in einem durch den Hubring radial begrenzten Pumpenraum angeordnet ist, wobei eine gedachte Verbindungslinie zwischen der Drehachse des Rotors und einem Mittelpunkt des Hubrings eine positive x-Richtung definiert, weist Verfahrensschritte auf zum Herrichten der Flügelzellenpumpe derart, dass der Hubring beweglich ist, zum Verschieben des Hubrings in x-Richtung in eine Referenzposition, in der der Rotor am Hubring anliegt, wenn der Rotor eine Winkelstellung einnimmt, in der ein maximaler Radius des Rotors in negative x-Richtung orientiert ist, zum Verschieben des Hubrings von der Referenzposition in negative x- Richtung oder des Rotors in positive x-Richtung, um einen Wert eines festgelegten Radialspiels, und zum Fixieren des Hubrings. Vorteilhafterweise gestattet dieses Verfahren, Fertigungstoleranzen der Komponenten der Flügelzellenpumpe, insbesondere eine Unrundheit des Rotors, auszugleichen.

Bevorzugt wird die Flügelzellenpumpe im ersten Verfahrensschritt derart hergerichtet, dass der Hubring nur in x-Richtung beweglich ist. Vorteilhafterweise wird dadurch die Anwendung des Verfahrens erleichtert und die Genauigkeit der Justierung des Hubrings erhöht.

Ebenfalls bevorzugt wird der Rotor während des zweiten Verfahrensschritts um seine Drehachse gedreht. Vorteilhafterweise erleichtert sich dadurch das Auffinden derjenigen Winkelstellung des Rotors, in der der maximale Radius des Rotors in negative x-Richtung zum Hubring hin orientiert ist.

Zweckmäßig ist, den Rotor dabei mittels eines Motors in Drehung zu versetzen. Vorteilhafterweise kann dazu ein ohnehin in der Flügelzellenpumpe vorhandener Motor zum Antreiben des Rotors verwendet werden. Besonders bevorzugt wird der Hubring während des zweiten Verfahrensschritts federnd in x-Richtung gegen den Rotor gedrückt. Vorteilhafterweise führt der Hubring dann eine durch die Drehung des Rotors und minimale Unrundheiten des Rotors bedingte Pendelbewegung in x-Richtung aus, anhand der die Refe- renzposition des Hubrings einfach bestimmt werden kann.

Besonders bevorzugt wird zum Bestimmen der Referenzposition während des zweiten Verfahrensschritts mit einer Messvorrichtung eine maximale Auslenkung des Hubrings in negative x-Richtung ermittelt. Vorteilhafterweise kann die Refe- renzposition dann anhand der maximalen Amplitude der durch den Hubring ausgeführten Pendelbewegung abgelesen werden.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Darstellung einer Flügelzellenpumpe;

Figur 2 eine stärker schematisierte Ansicht der Flügelzellenpumpe; Figur 3 eine schematische Darstellung eines ersten Verfahrensschritts zum Justieren eines Hubrings der Flügelzellenpumpe; und

Figur 4 eine schematische Darstellung eines zweiten Verfahrensschritts bei der Justierung des Hubrings der Flügelzellenpumpe.

Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer Flügelzellenpumpe 100 in teilmontiertem Zustand. Die Flügelzellenpumpe 100 kann auch als Drehschieberpumpe bezeichnet werden. Die Flügelzellenpumpe 100 kann als Vakuumpumpe zum Evakuieren eines Raums verwendet werden. Beispielsweise kann die Flügelzellenpumpe 100 zum Evakuieren eines Bremskraftverstärkers in ein Kraftfahrzeug dienen.

Die Flügelzellenpumpe 100 weist ein in Figur 1 nur ausschnittweise dargestelltes Pumpengehäuse 130 auf. Im Pumpengehäuse 130 ist ein Pumpenraum 110 vorgesehen, der radial durch einen Hubring 300 begrenzt wird. Der Pumpenraum 110 weist mindestens einen Einlass- oder Ansaug- und einen Auslasskanal auf, die in Figur 1 nicht erkennbar sind. Innerhalb des Pumpenraums 110 ist ein Rotor 200 angeordnet. Der Rotor 200 weist eine kreisscheiben- bzw. zylinderscheibenförmige Grundform auf und ist um eine Drehachse 210 drehbar gelagert. Der Rotor 200 ist dabei exzentrisch im Pumpenraum 1 10 angeordnet. Das bedeutet, dass die Drehachse 210 des Rotors 200 nicht mit dem Mittelpunkt des Pumpenraums 1 10 bzw. dem Mittelpunkt des den Pumpraum 1 10 radial begrenzenden Hubrings 300 zusammenfällt. Der Rotor 200 kann durch einen nicht dargestellten Motor in eine Drehung um die Drehachse 210 in eine Drehrichtung 220 versetzt werden.

Der Rotor 200 weist mindestens eine Nut 240, in der Regel eine Mehrzahl von Nuten 240, auf, in denen jeweils Flügel 250 in im Wesentlichen radialer Richtung verschiebbar angeordnet sind. Im Beispiel der Figur 1 weist der Rotor 200 drei Nuten 240 auf, in denen drei Flügel 250 angeordnet sind. Im Beispiel der Figur 1 sind die Nuten 240 nicht genau in radialer Richtung orientiert, sondern um einen gewissen Winkel entgegen der Drehrichtung 220 gekippt. Die Nuten 240 und Flügel 250 könnten jedoch auch anders orientiert sein. Es könnten auch mehr oder weniger als drei Nuten 240 und drei Flügel 250 vorgesehen sein. Wrd der Rotor 200 durch den Motor in eine Drehung in die Drehrichtung 220 versetzt, so wird über den nicht dargestellten Ansaugkanal das zu pumpende Medium, beispielsweise Luft, angesaugt und durch die Drehung des Rotors 200 innerhalb einer von zweien der Flügel 250 begrenzten Teilkammer des Pumpenraums 1 10 verdichtet, bis das zu pumpende Medium den Auslasskanal erreicht und dort gegen den auf der Auslassseite herrschenden Druck entlassen wird.

Maßgeblich für die Pumpleistung der Flügelzellenpumpe 100 ist dabei das so genannte Radialspiel 120, also der Abstand zwischen der den Pumpenraum 110 begrenzenden Innenwand des Hubrings 300 und der Umfangsfläche des Rotors 200 an der Stelle des geringsten Abstands zwischen Hubring 300 und Rotor 200.

Dieses Radialspiel sollte in der Größenordnung von einen Mikrometern liegen und bestimmt den Leckagestrom von der Hochdruckseite des Pumpenraums 1 10 zur Niederdruckseite des Pumpenraums 110. Ist das Radialspiel 120 zu groß, so besteht eine starke Leckage, was die Pumpleistung der Flügelzellenpumpe 100 reduziert. Ist das Radialspiel 120 zu gering, so besteht die Gefahr, dass der Rotor 200 unter gewissen Betriebsbedingungen, beispielsweise bei Erwärmung der Flügelzellenpumpe 100, in Kontakt mit dem Hubring 300 kommt, was eine Beschädigung der Flügelzellenpumpe 100 nach sich ziehen kann. Bei der Einstellung des Radialspiels 120 ist ferner zu berücksichtigen, dass der Rotor 200 aufgrund von Fertigungstoleranzen keine perfekte Kreisscheibenform aufweist. Stattdessen variiert der Radius des Rotors 200 um die Drehachse 210.

Figur 2 zeigt eine stärker schematisierte Ansicht der Flügelzellenpumpe 100. Dabei wurde auf eine Darstellung der Nuten 240 und Flügel 250 des Rotors 200 verzichtet. Erkennbar ist, dass ein Mittelpunkt 310 des Hubrings 300 nicht mit der Drehachse 210 des Rotors 200 zusammenfällt, der Rotor 200 also exzentrisch im Pumpenraum 1 10 angeordnet ist. Eine gedachte Verbindungslinie zwischen der Drehachse 210 des Rotors 200 und dem Mittelpunkt 310 des Hubrings 300 definiert eine positive x-Richtung.

Der Bereich des kleinsten Abstandes zwischen dem Rotor 200 und dem Hubring 300, der das Radialspiel 120 definiert, liegt dann ebenfalls auf der x-Achse. Falls der Rotor 200 keine perfekte Kreisform aufweist, wie in Figuren 3 und 4 in starker Überhöhung dargestellt, so ist das Radialspiel 120 von der Winkelstellung des Rotors 200 abhängig. Jedoch soll das Radialspiel 120 in keiner Winkelstellung des Rotors 200 einen festgelegten Mindestwert unterschreiten. Nachfolgend wird ein Verfahren erläutert, das Radialspiel 120 so einzustellen, dass diese Bedingung erfüllt ist.

Hierzu wird die Flügelzellenpumpe 100 zunächst in einer Vorrichtung so aufgebaut bzw. teilmontiert, dass mindestens der Hubring 300 beweglich verbleibt. Bevorzugt wird der Hubring 300 dabei jedoch so geführt, dass er lediglich in die in Figur 2 definierte x-Richtung verschiebbar ist.

Anschließend wird der Hubring 300 in positive x-Richtung gegen den Rotor 200 gedrückt. Das Andrücken des Hubrings 300 kann beispielsweise durch eine federnd gelagerte Andrück- und Messeinrichtung 400 erfolgen, wie in Figuren 3 und 4 schematisch angedeutet ist.

Im allgemeinen Fall weist der Rotor 200 keine perfekte Kreisscheibenform auf. Dies ist in Figuren 3 und 4 stark überhöht dargestellt. Wird der Rotor 200 um seine Drehachse 210 gedreht und der Hubring 300 gleichzeitig durch die Andrück- und Messeinrichtung 400 federnd in positive x-Richtung gegen den Rotor 200 gedrückt, so folgt der Hubring 300 der Außenkontur des Rotors 200. In einer Winkelstellung des Rotors 200, in der ein Maximalradius 230 des Rotors 200 nicht genau in negative x-Richtung orientiert ist, nehmen der Hubring 300 und somit auch der Mittelpunkt 310 des Hubrings 300 eine erste Position 320 ein, wie in Figur 3 dargestellt. In einer Winkelstellung des Rotors 200, in der dessen Maximalradius 230 genau in negative x-Richtung orientiert ist, wie in Figur 4 dargestellt, nehmen der Hubring 300 und somit auch der Mittelpunkt 310 des Hubrings 300 eine zweite Position ein, die als Referenzposition 330 bezeichnet wird, und die gegenüber der ersten Position 320 in negative x-Richtung verschoben ist.

Wrd der Rotor 200 also mit einer Drehzahl beaufschlagt, beispielsweise durch den in der Flügelzellenpumpe 100 ohnehin vorhandenen Motor, so führt der Mittelpunkt 310 des Hubrings 300 eine oszillierende Bewegung entlang der x-Achse gegen die durch die Andrück- und Messeinrichtung 400 ausgeübte Kraft aus. Die

Referenzposition 330, also die am weitesten in negative x-Richtung liegende Position des Mittelpunkts 310 des Hubrings 300 kann dann einfach mittels der Andrück- und Messeinrichtung 400 bestimmt werden. Alternativ können die Vorrichtungen zum Andrücken des Hubrings 300 an den Rotor 200 und zum

Bestimmen der Referenzposition 330 auch getrennt ausgeführt sein. Beispielsweise könnte eine Messeinrichtung am gegenüberliegenden Ende der Andrückeinrichtung angeordnet sein.

Sobald die Referenzposition 330 bestimmt ist, kann die Rotation des Rotors 200 beendet werden. Ausgehend von der Referenzposition 330 wird der Hubring 300 nun mittels einer Versteileinrichtung, beispielsweise mittels einer Mikrometerschraube, um das gewünschte Radialspiel 120 in negative x-Richtung verfahren. Alternativ kann der Hubring 300 auch in der Referenzposition 330 festgehalten und das Pumpengehäuse 130 der Flügelzellenpumpe 100 mitsamt des Rotors 200 in positive x-Richtung verschoben werden.

Nun kann der Hubring 300 relativ zum Rotor 200 fixiert werden. Dies kann zum Beispiel durch Verschrauben eines Pumpenkopfes der Flügelzellenpumpe 100 erfolgen. Das Radialspiel 120 der Flügelzellenpumpe 100 ist dann so eingestellt, dass es den festgelegten Mindestwert, um den der Hubring 300 gegenüber der ermittelten Referenzposition 330 verschoben wurde, in keiner Wnkelstellung des Rotors 200 unterschreitet. Dadurch wird trotz eventuell vorhandener Fertigungstoleranzen ein sicherer und leckagearmer Betrieb der Flügelzellenpumpe 100 gewährleistet.