DE10006140A1

DE10006140A1 - Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen

Info

Publication number: DE10006140A1
Application number: DE10006140A
Authority: DE
Inventors: Guenter Draskovits; Gerhard Zimmermann
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2000-02-11
Filing date: 2000-02-11
Publication date: 2001-08-16
Also published as: JP2003522884A; DE50101292D1; US20030113216A1; EP1259737A1; EP1259737B1; ES2213685T3; US7059838B2; WO2001059301A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen, die aus einer Drosseleinrichtung (20) und einem Stromregelventil (18) besteht. Das Stromregelventil (18) mit einem Stromregelkolben (21) regelt mit steigender Drehzahl einen nicht benötigten Überschußstrom zur Saugseite der Pumpe ab. Die Drosseleinrichtung (20) erzeugt in einem Bohrungsabschnitt (17A) eine drehzahlabhängige Druckdifferenz, die für die Verschiebung des Stromregelventils (18) und die Verstellung der Drosseleinrichtung (20) verantwortlich ist. Die Drosseleinrichtung (20) sitzt im Druckausgang (Bohrungsabschnitt 17A) der Pumpe und enthält einen mit dem Stromregelkolben (21) verbundenen Regelstift (27), dessen Steuerkontur so ausgeführt ist, daß sich zusammen mit einer Drosselbohrung (28) ein veränderbarer Durchtrittsquerschnitt ergibt. Der Regelstift (27) weist in einem axialen Verstell-Bereich der Drosseleinrichtung (20), der bei dem Stromregelkolben (21) noch nicht zur Volumenstromregelung herangezogen wird, einen verdickten Abschnitt (34) auf, so daß in diesem Verschiebe-Bereich ein minimaler Blendenquerschnitt besteht. Dadurch wird eine beschleunigte Bewegung des Stromregelkolbens (21) erzwungen. Dies wiederum führt zu einer schnelleren Reaktion des Regelmechanismus, so daß ein Überschwingen und eine Überhöhung der Fördermenge verhindert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Ver drängerpumpen, insbesondere für Flügelzellenpumpen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Darin steht ein Druckraum über eine Drosseleinrichtung mit einem an einen Verbraucher angeschlossenen Auslaß in Verbindung. Weiter ist ein in einer Gehäusebohrung verschiebbarer Stromregelkolben vorge sehen, dessen erste Stirnfläche mit dem Druckraum Verbin dung hat. Eine zweite Stirnfläche des Stromregelkolbens ragt in eine Kammer, die mit dem Auslaß stromabwärts der Drosseleinrichtung verbunden ist. Der Stromregelkolben gibt in Abhängigkeit eines auf die beiden Stirnflächen wirkenden Differenzdrucks eine Verbindung von dem Druckraum zu einem Pumpeneinlaßkanal frei. Die Drosseleinrichtung sitzt im Druckausgang der Pumpe und enthält einen Regelstift, dessen Steuerkontur so ausgeführt ist, daß sich zusammen mit einer Drosselbohrung ein veränderbarer Durchtrittsquerschnitt ergibt. Dabei ist eines der beiden Elemente Regelstift und Drosselbohrung mit dem Stromregelkolben verbunden und das andere der beiden Elemente ist gehäusefest.

Eine derartige, mit einer Drosseleinrichtung zusammen wirkende Regeleinrichtung nach dem Oberbegriff des An spruchs 1 ist aus der DE 22 30 306 B2 bekannt. Durch einen an seinem freien Ende konischen Zapfen des Regelstiftes erhält die Pumpe eine abfallende Strömungscharakteristik. Bei derartigen Regeleinrichtungen besteht die Gefahr, daß bei einer Drehzahlerhöhung der Pumpe aus dem Proportional bereich (z. B. Leerlaufbereich) in den Regelbereich eine Überhöhung der Fördermenge eintritt. Dies ist als deutli cher Abfall und anschließender ebenso deutlicher Anstieg des Lenkmomentes zu spüren. Wenn bei einer derartigen Re geleinrichtung ein zusätzliches Druckbegrenzungsventil ein gebaut ist, dann kommt es beim Ansprechen dieses Druckbe grenzungsventils außerdem zu einer Überhöhung des maximalen Druckes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regel einrichtung zu schaffen, mit der ein solches Überschwingen, d. h., eine kurzzeitige Überhöhung der Fördermenge bzw. des Förderdruckes, bei schnellem Beschleunigen ausgehend von niedrigsten Drehzahlen verhindert wird.

Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 gekennzeich nete Regeleinrichtung dadurch gelöst, daß der Regelstift in einem axialen Verschiebe-Bereich, der bei dem Stromregel kolben noch nicht zur Volumenstromregelung herangezogen wird, einen verdickten Abschnitt aufweist, so daß in diesem Verschiebe-Bereich ein minimaler Blendenquerschnitt be steht. Hierbei wird erreicht, daß die Druckdifferenz über dem verdickten Bereich größer ist und sich damit der Strom regelkolben früher, bzw. bei dynamischen Vorgängen schnel ler, bewegt.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Er findung sind in den Unteransprüchen angegeben. Besonders einfach läßt sich der Regelstift mit seinem verdickten Ab schnitt herstellen, wenn der Regelstift mit dem Stromregel kolben verbunden und die Drosselbohrung gehäusefest ist und der verdickte Abschnitt zylindrisch ausgebildet wird. Zur besseren Feinabstimmung der Regelkennlinie kann der ver dickte Abschnitt eine kegelstumpfförmige Kontur aufweisen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der größere Durchmesser des Kegelstumpfes an der ersten Stirnfläche des Stromregelkolbens angeordnet ist. Dadurch kann die Charakteristik des Regelvorganges, die Regelgeschwindigkeit, sehr fein abge stimmt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Die dargestellte und beschriebene Flügel zellenpumpe stellt nur ein Anwendungsbeispiel der erfin dungsgemäßen Regeleinrichtung dar. Statt dessen kann ebenso eine Rollenzellenpumpe oder eine andere Verdrängerpumpe mit einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung versehen werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Regeleinrichtung für eine Flügelzellen pumpe im Längsschnitt nach einem ersten Aus führungsbeispiel und

Fig. 2 einen Stromregelkolben der Regeleinrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.

In einem durch einen Deckel 1 verschlossenen Gehäuse 2 ist eine Antriebswelle 3 gelagert. Die Antriebswelle 3 trägt in üblicher Weise auf einer Keilverzahnung einen Ro tor 4.

In radialen Schlitzen des Rotors 4 sind radial beweg liche Flügel 5 geführt, die an einem Kurvenring 6 dichtend entlanggleiten. Eine Druckplatte 7 liegt dichtend an dem aus Rotor 4, Flügeln 5 und Kurvenring 6 bestehenden Pumpen paket an. Eine weitere Druckplatte 8 liegt durch die Kraft einer Feder 10 auf der anderen Seite an dem Pumpenpaket an. Die Flügel 5 schließen nicht dargestellte Förderkammern zwischen sich ein, die mit einem Sauganschluß 11 in Verbindung stehen. Das geförderte Drucköl tritt aus den Förder kammern über ebenfalls nicht dargestellte Drucköffnungen der Druckplatte 8 in eine Druckkammer 12 ein. Die Druckkam mer 12 hat über teilringförmige Kanäle 13 und 14 mit Unter flügelräumen 15 und 16 Verbindung. Dadurch ist es möglich, die jeweils die Druckzone durchlaufenden Flügel 5 nach au ßen in den Kurvenring 6 zu drücken.

In einer Gehäusebohrung 17 im - in der Zeichnung - unteren Teil der Pumpe sind gleichachsig zueinander ein Stromregelventil 18 und eine Drosseleinrichtung 20 einge baut. Ein Stromregelkolben 21 des Stromregelventils 18 steuert in bekannter Weise mit einem Steuerbund 22 einen Einlaßkanal 23 der Pumpe. In der gezeichneten Ausgangsstel lung liegt der Steuerbund 22 unter Belastung einer Feder 24 an der Drosseleinrichtung 20 an. Der Einlaßkanal 23 ist dabei durch den Steuerbund 22 verschlossen. In einem rechts von dem Steuerbund 22 liegenden Bohrungsabschnitt 17A sitzt ein Verschlußelement 25, beispielsweise eine Rohrver schraubung, das mit einem Verbraucher, zum Beispiel einer Hilfskraftlenkung, verbunden wird. Ein Zulaufkanal 26 schließt die Druckkammer 12 an den Bohrungsabschnitt 17A an.

Die Drosseleinrichtung 20 enthält einen Regelstift 27, der mit dem Stromregelkolben 21 fest verbunden ist und eine Drosselbohrung 28, die an dem Verschlußelement 25 angeord net und damit mit dem Gehäuse 2 fest verbunden ist. Mit gleicher Wirkung können die beiden Elemente Regelstift 27 und Drosselbohrung 28 auch jeweils mit den anderen Elemen ten Gehäuse 2 und Stromregelkolben 21 verbunden sein.

Der Regelstift 27 weist an seinem freien Ende eine Kontur auf, die die drehzahlabhängige Beeinflussung des an den Verbraucher geleiteten Förderstromes erlaubt. In dem Ausführungsbeispiel enthält diese Kontur einen im wesentli chen zylindrischen Endabschnitt 30, an den sich ein koni scher Abschnitt 31 und ein Abschnitt 32 mit kleinstem Quer schnitt anschließen. Zwischen diesem Abschnitt 32 und einer ersten, der Drosseleinrichtung 20 zugewandten Stirnfläche 33 des Stromregelkolbens 21 befindet sich erfindungsgemäß ein verdickter Abschnitt 34 des Regelstiftes 27. Der ver dickte Abschnitt 34 erstreckt sich über eine solche axiale Länge, daß bei einer Verschiebung des Stromregelkolbens 21 um einen dieser Länge entsprechenden Weg noch keine Volu menstromregelung erfolgt. Dies bedeutet, daß nach einer solchen Verschiebung noch keine Verbindung zwischen dem von der Druckkammer 12 kommenden Zulaufkanal 26 zu dem Einlaß kanal 23 besteht.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weist der ver dickte Abschnitt 34 eine zylindrische Kontur auf. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 weist der verdickte Ab schnitt 35 eine kegelstumpfförmige Kontur auf. Dabei ist der größere Durchmesser des Kegelstumpfes an der ersten Stirnfläche 33 des Stromregelkolbens 21 angeordnet. Dies ist besonders vorteilhaft, weil so die Charakteristik des Regelvorganges, die Regelgeschwindigkeit, sehr fein abge stimmt werden kann.

Ein die Feder 24 des Stromregelkolbens 21 aufnehmender Raum 36 steht über eine gestrichelt angedeutete Steuerlei tung 37, eine Ringnut 38 und eine Drosselstelle 40 mit ei nem Auslaß 41, der an dem Verschlußelement 25 angeordnet ist, in Verbindung. Bei bestimmten Ausführungsformen können die Ringnut 38 und die Drosselstelle 40 entfallen. Der Raum 36 wird an seiner einen Seite durch eine zweite Stirn fläche 42 des Stromregelkolbens 21 begrenzt.

Die Regeleinrichtung arbeitet wie folgt:

Der gesamte Förderstrom der Pumpe fließt zunächst über den Zulaufkanal 26 in den Bohrungsabschnitt 17A. Bis zum Abre gelpunkt bei einer Pumpendrehzahl von zum Beispiel 1000/min fließt der Förderstrom an der Stirnfläche 33 des Steuerbun des 22 vorbei zu dem Auslaß 41. Der Förderstrom durchströmt den gezeichneten Durchtrittsquerschnitt zwischen dem Regel stift 27 und der Drosselbohrung 28. Dabei verstellt sich durch den entstehenden Druckabfall der Stromregelkolben 21 geringfügig nach links, wobei der Steuerbund 22 jedoch noch nicht mit dem Öffnen des Einlaßkanals 23 beginnt. Durch den sehr klein gehaltenen Drosselquerschnitt zwischen dem ver dickten Abschnitt 34 und der Drosselbohrung 28 entsteht eine große Druckdifferenz über der Drosseleinrichtung 20 und damit über dem Stromregelkolben 21. Diese große Druck differenz erzwingt eine beschleunigte Bewegung des Stromre gelkolbens 21. Dies wiederum führt zu einer schnelleren Reaktion des Regelmechanismus, so daß ein Überschwingen und eine Überhöhung der Fördermenge verhindert wird.

Bezugszeichen

1

Deckel

2

Gehäuse

3

Antriebswelle

4

Rotor

5

Flügel

6

Kurvenring

7

Druckplatte

8

Druckplatte

9

-

10

Feder

11

Sauganschluß

12

Druckkammer

13

teilringförmiger Kanal

14

teilringförmiger Kanal

15

Unterflügelraum

16

Unterflügelraum

17

Gehäusebohrung

17

A Bohrungsabschnitt

18

Stromregelventil

19

-

20

Drosseleinrichtung

21

Stromregelkolben

22

Steuerbund

23

Einlaßkanal

24

Feder

25

Verschlußelement

26

Zulaufkanal

27

Regelstift

28

Drosselbohrung

29

-

30

Endabschnitt

31

konischer Abschnitt

32

Abschnitt mit kleinstem Querschnitt

33

erste Stirnfläche

34

verdickter Abschnitt

35

verdickter Abschnitt (konisch)

36

Raum

37

Steuerleitung

38

Ringnut

39

-

40

Drosselstelle

41

Auslaß

42

zweite Stirnfläche

Claims

1. Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen, insbesondere Flügelzellenpumpen, mit folgenden Merkmalen:

- Ein Druckraum (12) der Pumpe steht über eine Drossel einrichtung (20) mit einem an einen Verbraucher ange schlossenen Auslaß (41) in Verbindung;
- eine erste Stirnfläche (33) eines in einer Gehäuseboh rung (17) verschiebbaren Stromregelkolbens (21) steht mit dem Druckraum (12) in Verbindung;
- eine zweite Stirnfläche (42) des Stromregelkol bens (21) begrenzt einen Raum (36), der an den Aus laß (41) angeschlossen ist;
- der Stromregelkolben (21) gibt in Abhängigkeit eines auf die beiden Stirnflächen wirkenden Differenzdruckes eine Verbindung von dem Druckraum (12) zu einem Ein laßkanal (23) der Pumpe frei,
- die Drosseleinrichtung (20) sitzt im Druckausgang (Bohrungsabschnitt 17A) der Pumpe und enthält einen Regelstift (27), dessen Steuerkontur so ausgeführt ist, daß sich zusammen mit einer Drosselbohrung (28) ein veränderbarer Durchtrittsquerschnitt ergibt, wobei eines der beiden Elemente Regelstift (27) und Drossel bohrung (28) mit dem Stromregelkolben (21) verbunden und das andere der beiden Elemente gehäusefest ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Regel stift (27) in einem axialen Verstell-Bereich der Drossel einrichtung (20), der bei dem Stromregelkolben (21) noch nicht zur Volumenstromregelung herangezogen wird, einen verdickten Abschnitt aufweist, so daß in diesem Verschiebe- Bereich ein minimaler Blendenquerschnitt besteht.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Regelstift (27) mit dem Stromregelkolben (21) verbunden und die Drosselbohrung (28) gehäusefest ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der verdickte Ab schnitt (34) des Regelstiftes (27) eine zylindrische Kontur aufweist und daß der verdickte Abschnitt (34) an der ersten Stirnfläche (33) des Stromregelkolbens (21) angeordnet ist.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der verdickte Ab schnitt (35) des Regelstiftes (27) eine kegelstumpfförmige Kontur aufweist, wobei der größere Durchmesser des Kegel stumpfes an der ersten Stirnfläche (33) des Stromregelkol bens (21) angeordnet ist.