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Die
Erfindung betrifft eine Lenkungspumpe für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Lenkungspumpen
der vorgenannten Art sind aus der Praxis bekannt und haben sich
auch bewährt.
Die zunehmende Leichtbauweise bei Fahrzeugen, insbesondere bei Verwendung
entsprechender Leichtbau-Materialien, macht derartige Fahrzeuge
gegen Schwingungsanregungen empfindlicher. Damit werden fallweise
auch bei Lenkungspumpen auftretende Druckstöße kritisch.
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Bei
Lenkungspumpen der eingangs genannten Art ist für den Ventilkolben des Stromregelventiles eine
der Leerlaufdrehzahl entsprechende Anschlagstellung gegeben. Diese
ist dadurch realisiert, dass bei einem die Förderpumpe und einem das Ventil
aufnehmenden Gehäuseteil
der Lenkungspumpe, einer durch die Stirnseiten der zusammengefügten Gehäuseteile
bestimmten Trennebene als Bohrungsansatzebene und der Ausmündung der
Ventilbohrung auf die Trennebene der Anschlag für den Ventilkolben in der Trennebene
durch die Stirnseite des förderpumpenseitigen
Gehäuseteiles
gebildet ist. Dadurch ergibt sich zwar ein einfacher Aufbau. Durch
die Zuordnung der vom Ventilkolben übersteuerten Abströmöffnung zum
Umfang der Zylinderbohrung ist aber ein hinreichend großer Abstand
der Abspritzkante der Abströmöffnung zur
Stirnseite des das Ventil aufnehmenden Gehäuseteiles, und damit zur Trennebene bedingt,
und zwar aus konstruktiven wie auch aus fertigungstechnischen Gründen, um
einerseits trotz Toleranzen eine ausreichend dichtende Überdeckung
in der Anschlaglage zu gewährleisten,
und um andererseits Ausbrechungen im Mündungsbereich der Abströmöffnung und
Rissbildungen zu vermeiden.
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Mit
der Länge
des Stellweges des Ventilkolbens zwischen der Stellung, in der er
mit seiner Absteuerkante die Abspritzkante der Abströmöffnung erreicht,
und seiner Anschlagstellung wächst
aber auch der „Tothub" des Ventilkolbens,
also die Strecke, um die der Ventilkolben verfahren werden muss, um
ausgehend von seiner Leerlaufstellung als Anschlagstellung die Abströmöffnung aufzusteuern. Das
Ventil spricht umso später,
d. h. umso träger
an, je größer der
Tothub ist. Durch das träge
Ansprechen können
sich Drucküberschwinger
innerhalb der Pumpe ergeben, auch bei zusätzlich vorgesehener Druckbegrenzung.
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Insbesondere
ist dies bei Lenkungspumpen mit parallel zum Stromregelventil vorgesehener Druckbegrenzung
kritisch, da im Vergleich zum Fördervolumen
der Pumpe, schon aus Gründen
des Bauvolumens, das über
die Druckbegrenzung abströmende
Volumen klein ist und sich bei Erreichen des Lenk-Endanschlages
ein schlagartiger Druckanstieg ergeben kann, wenn das Stromregelventil
träge anspricht,
und solche Drucküberschwinger
unter anderem auch für
den Fahrer, sowie generell im Fahrzeug hörbar sein und zu Verunsicherungen
führen können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ansprechzeiten des Ventiles
ohne Beeinträchtigung
der sonstigen Funktionen unter Beibehalt eines konstruktiv einfachen
und preisgünstigen
Aufbaus zu reduzieren und damit auch die Nachteile eines großen Tothubes
zu vermeiden.
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Erreicht
wird dies mit den Merkmalen des Anspruches 1, bei dem der Ventilkolben
in seiner Anschlaglage über
ein Anschlagelement abgestützt
ist, das innerhalb der Ventilbohrung einen gegen die Abströmkante offenen
Durchflussquerschnitt freilässt.
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Damit
lässt sich
der Tothub minimieren und der Abstand der Abströmöffnung zur Trennebene, d. h.
zur Stirnseite des das Ventil aufnehmenden Gehäuseteils als Bohrungsansatzebene
kann nahezu beliebig gewählt
werden, sodass sich der konstruktive Gestaltungsrahmen erweitert,
insbesondere auch die konstruktiven Gestaltungsmöglichkeiten für den Querschnitt
der Abströmöffnung erweitert
werden. Es lassen sich somit konstruktive und fertigungstechnische
Einschränkungen
vermeiden und der Tothub lässt
sich auf das durch sonstige Anforderungen, insbesondere die Größe der zur
Abdichtung notwendigen Überdeckung,
reduzieren.
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Mit
der Erweiterung der Möglichkeiten
zur Positionierung der Abströmöffnung und
der Gestaltung des Querschnittes der Abströmöffnung lassen sich auch die
Strömungsverhältnisse
in zweckmäßiger Weise
beeinflussen, sodass mit der Erfindung auch funktionale Vorteile
erreichbar sind, zumal über die
Gestaltung des Anschlagelementes auch auf die Anströmung Einfluss
genommen werden kann.
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Im
Rahmen der Erfindung liegt es grundsätzlich, das Anschlagelement,
bevorzugt als Zapfen gestaltet, dem Ventilkolben zuzuordnen oder
auch gehäusefest
zu platzieren, derart, dass sich das Anschlagelement in die Ventilbohrung
hinein erstreckt und so die Anschlaglage für den Ventilkolben bestimmt.
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Als
Förderpumpen
können
im Rahmen der Erfindung bevorzugt Flügelzellenpumpen, aber auch andere
bekannte Pumpentypen Verwendung finden. Insbesondere in Verbindung
mit Flügelzellenpumpen ergibt
sich eine besonders gedrängte
Bauweise, bei zur Drehach se der Pumpe senkrechter Lage der Trennebene
zwischen den Gehäuseteilen,
und es lässt
sich bei einer derartigen Ausgestaltung als dem ventilkolbenseitigen
Anschlagzapfen zugeordnete Gegenanschlagsfläche sowohl der die Pumpe aufnehmende
Gehäuseteil
wie auch der Kurvenring der Flügelzellenpumpe
nutzen. In beiden Fällen
steht als Gegenanschlagsfläche
bereits eine bearbeitete Fläche
zur Verfügung,
und bei Nutzung des Kurvenringes der Flügelzellenpumpe zudem an einem
Bauteil, das aus entsprechend hochfestem Material besteht.
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Als
Ventil kommt nachgeordnet zur Förderpumpe
insbesondere ein Stromregelventil zum Einsatz, über das der einem Verbraucher
zugeführte
Volumenstrom geregelt wird. Die erfindungsgemäße Lösung eines anschlagabgestützten Ventilkolbens
ist bei entsprechenden Anforderungen und konstruktiven Gegebenheiten
aber auch mit Vorteil bei Druckbegrenzungsventilen einzusetzen,
wie sie zur Begrenzung des Öldruckes
bei Lenkungspumpen ebenfalls eingesetzt werden.
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Bei
Nutzung der Erfindung für
Stromregelventile von Lenkungspumpen wird durch die Erfindung auch
eine Regeleinrichtung geschaffen, mit der sich bei im Regelkreis
befindlichem Stromregelventil und hierzu paralleler Druckbegrenzung,
bei Ansprechen der Druckbegrenzung, eine kurzzeitige Überhöhung des
Förderdruckes,
d. h. ein Überschwingen vermeiden
lässt.
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Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird
die Erfindung nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert, das
in
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1 einen
vereinfachten Querschnitt durch eine Lenkungspumpe gemäß der Erfindung
zeigt, und in
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2 eine
vergrößerte Schnittdarstellung des
Ventilkolbens des Stromregelventiles.
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Die
in 1 vereinfacht im Schnitt dargestellte Lenkungspumpe 1 weist
Gehäuseteile 2 und 3 auf,
deren einem Gehäuseteil 2 als
Förderpumpe eine
Flügelzellenpumpe 4 bekannten
Aufbaus und deren anderem Gehäuseteil 3 unter
anderem ein Stromregelventil 5 ebenfalls grundsätzlich bekannten Aufbaus
zugeordnet ist. Die beiden Gehäuseteile 2 und 3 der
Lenkungspumpe 1 sind bei senkrecht zur Pumpenachse 6 verlaufenden
Stirnseiten axial gegeneinander verspannt und dem das Stromregelventil 5 aufnehmenden
Gehäuseteil 3 sind
die Lagerung 7 der Pumpenwelle 8 sowie die druckseitigen
und saugseitigen Anschlüsse
und Versorgungswege für die
Flügelzellenpumpe 4 zugeordnet,
nachfolgend kurz als Saugseite 9 und Druckseite 10 bezeichnet. Die
Saugseite 9 steht über
eine Querverbindung 11 – hier nur schematisch strichliert
angedeutet – mit
dem als Druckwaage arbeitenden Stromregelventil 5 in Verbindung
und weist ausmündend
auf die Ventilbohrung 12 des Stromregelventils 5 eine
vom Ventilkolben 13 des Stromregelventiles 5 übersteuerte
Abströmöffnung 14 auf.
Der Ventilkolben 13 ist in Richtung auf seine die Abströmöffnung 14 überdeckende, die
Abströmöffnung 14 also
verschließende,
in 1 dargestellte Leerlauflage über eine Feder 15 belastet und
entsprechend der Arbeitsweise des Stromregelventiles 5 als
Druckwaage zusätzlich
druckbeaufschlagt. Die Leerlauflage stellt eine Anschlaglage dar.
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Diese
Anschlaglage ist dadurch bestimmt, dass erfindungsgemäß der Ventilkolben 13 auf
seiner der Feder 15 gegenüberliegenden Stirnseite mit
einem Anschlagelement 16 versehen ist, dem seitens des
pumpenseitigen Gehäuseteiles 2 eine
Anschlagfläche 17 zugeordnet
ist.
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Diese
Anschlagfläche 17 ist
im dargestellten Ausführungsbeispiel
durch eine Stirnseite des Kurvenringes 18 der Flügelzellenpumpe 4 gebildet,
dessen Innenumfang die Anlagefläche
für Flügel 19 bildet,
die radial verschieblich in einem mit der Pumpenwelle 8 drehfest
verbundenen Rotor 20 geführt und druckbeaufschlagt gegen
die durch den Innenumfang des Kurvenringes 18 gebildete
Kurvenbahn angelegt sind. Durch die Flügel 19 werden gegenüber dem
Kurvenring 18 über
dem Umlauf des Rotors 20 volumenveränderliche Arbeitskammern 21 abgegrenzt,
die seitlich durch stirnseitig den Kurvenring 18 überdeckende
Steuerplatten 22, 23 geschlossen sind, denen Steuer-
und Versorgungsschlitze zugeordnet sind.
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Der
Flügelzellenpumpe 4 als
Förderpumpe ist
druckseitig mit dem Verbraucher verbunden. Der die Flügelzellenpumpe 4 aufnehmende
Raum 24, mit dem die druckseitigen Steuer- und Versorgungsschlitze
kommunizieren, steht mit der Druckseite 10 und dem den
verbraucherseitig gewünschten
Volumenstrom einregelnden Stromregelventil 5 in Verbindung,
dessen in der Ventilbohrung 12 geführter Ventilkolben 13 die
Abströmöffnung 14 übersteuert
und bei entsprechender Beaufschlagung freigibt. Parallel ist eine
nicht dargestellte Druckbegrenzung vorgesehen.
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In
Abhängigkeit
von verbraucherseitigen Gegebenheiten, zum Beispiel bei Lenksystemen
bei Erreichen des Lenk-Endanschlages, kann der interne Pumpendruck
schlagartig über
einen vorgegebenen Grenzdruck ansteigen, wenn ein entsprechend spontan
ansprechendes Stromregelventil 5 nicht vorhanden ist, da
bei Ansprechen der Druckbegrenzung das über diese abströmende Volumen
gegenüber
dem Fördervolumen
der Pumpe klein ist. Der Ventilkolben 13 des Stromregelventiles 5 muss
aber, schon aus Abdichtungsgründen,
in seiner Sperrstellung um ein Mindestmaß über die Abströmöffnung 14 hinausfahren.
Dies bedingt – in
Gegenrichtung – einen
gewissen "Tothub" des Ventilknlbens 13,
bis die Abström kante
der Abströmöffnung 14 erreicht
und der Abströmweg
freigegeben wird. Dieser Tothub muss dementsprechend möglichst
klein gehalten werden, was bei einer mit den aneinander stoßenden Stirnseiten
der Gehäuseteile 2 und 3 zusammenfallenden Anschlagebene
für den
Ventilkolben 13, von der die Bohrung 12 für den Ventilkolben 13 ausgeht
(Bohrungsansatzebene), dann Schwierigkeiten bereitet, wenn dessen
Stirnseite als Gegenanschlag die Stirnseite des pumpenseitigen Gehäuseteiles
zugeordnet ist, da für
die Abströmöffnung 14 bzw.
die Querverbindung 11 aus konstruktiven und Festigkeitsgründen keine
Lage gewählt
werden kann, die der Stirnseite des Gehäuseteiles 3 soweit
angenähert
ist, dass bei der geschilderten Anschlagsituation für den Ventilkolben 13 ein
angestrebt kleiner Tothub realisiert werden kann.
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Das
erfindungsgemäß vorgesehene,
als Anschlagzapfen ausgebildete Anschlagelement 16 macht
es möglich,
ohne konstruktiven Aufwand gegebenenfalls auch Anschlagstellungen
mit in der Trennebene zwischen den Gehäuseteilen 2, 3 liegender
Anschlagebene für
den Ventilkolben 13 zu realisieren, bei denen die Abströmöffnung 14 aus
der Anschlagebene deutlich versetzt ist. Aufgrund des Anschlagelementes 16 kann
auch bei größerem Abstand
der Abspritzkante der Abströmöffnung 14 zur Anschlagebene
ein kleiner Tothub realisiert und damit ein schnelles Ansprechverhalten
erreicht werden. Wird das Anschlagelement 16 zudem, wie
gezeigt, in seiner Anschlaglage gegen die Stirnseite des Kurvenringes 18 abgestützt, so
bringt dies den zusätzlichen
Vorteil, dass als Anschlagfläche
eine bereits bearbeitete und entsprechend der notwendigen Materialwahl
für den
Kurvenring 18 auch harte und verschleißfeste Gegenfläche zur
Verfügung
steht, in die sich das als Anschlagzapfen ausgebildete Anschlagelement 16 nicht
einarbeitet, womit sich eine Veränderung
des Ansprechverhaltens des Stromregelventiles 5 ergeben
würde.
Zudem ergeben sich dadurch größere konstruktive
Freiheiten hinsichtlich der Lage der Ventilbohrung 12,
da konstruktiv auf eine Überdeckung
der Ventilbohrung 12 zur Stirnseite des pumpenseitigen
Gehäuseteiles 2 keine
Rücksicht
genommen werden muss.
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2 zeigt
eine vergrößerte Darstellung
des Ventilkolbens 13, die auch veranschaulicht, dass in Verbindung
mit der erfindungsgemäßen Lösung die Verwendungsmöglichkeiten
grundsätzlich
baugleicher Ventilkolben 13 für unterschiedliche Baumuster und
Pumpentypen erweitert sind, da die Anpassung an verschiedene Anschlaggegebenheiten
durch entsprechende Längenveränderungen
des Anschlagszapfens möglich
sind, ohne in den sonstigen Aufbau des Ventilkolbens 13 einzugreifen,
wobei es im Rahmen der Erfindung liegt, für die verschiedenen Baumuster
auch gleichgebaute Ventilkolben 13 zu verwenden und die
Lage der jeweiligen Abströmöffnung 14 und
ihrer Abspritzkante auf den Ventilkolben 13 abzustimmen,
der so ausgelegt werden kann, dass bei den verschiedenen Baumustern
jeweils auch bezüglich
der Beabstandung zur Stirnseite des ventilseitigen Gehäuseteiles 3 kritische
Grenzen nicht unterschritten werden.