DE112013004886B4

DE112013004886B4 - Pumpe mit verstellbarem Fördervolumen

Info

Publication number: DE112013004886B4
Application number: DE112013004886.8T
Authority: DE
Inventors: Thilo Mauser
Original assignee: Magna Powertrain Bad Homburg GmbH
Current assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2016-09-15
Anticipated expiration: 2033-09-04
Also published as: CN104704240A; CN104704240B; WO2014053119A1; DE112013004886A5; US9909585B2; US20150240809A1

Abstract

Pumpe (1) mit verstellbarem Fördervolumen, insbesondere Flügelzellen-, Rollenzellen- oder Pendelschieberpumpe, mit einer Rotationsgruppe, mit einem Hubring (84) und einem drehangetriebenen Rotor (88) mit in Schlitzen (92) geführten, ein- und ausfahrbaren Flügeln (90), Rollen oder Pendelschiebern, wobei die Flügel (90), Rollen oder Pendelschieber mit dem Rotor (88) und dem Hubring (84) veränderliche Förderzellen ausbilden, wobei in einer zentrischen Position des Hubrings (84) zum Rotor (88) das Hubvolumen bei Rotation sich nicht verändert, während es sich bei einer exzentrischen Position des Hubrings (84) zum Rotor (88) verändert, sodass sich das Zellenvolumen im Saugbereich (94) der Pumpe vergrößert und im Druckbereich der Pumpe (1) verkleinert, wobei zwischen dem Saugbereich (94) der Pumpe und dem Druckbereich der Pumpe ein Trennbereich (41) von mindestens einer Zellenbreite angeordnet ist, um beim Umsteuern der Zellen (43) zwischen Saug- und Druckbereich einen Kurzschluss zwischen beiden Bereichen zu vermeiden, mit Seitenplatten oder Gehäuseseitenwänden (132), welche die Rotationsgruppe axial abdichten, wobei die Seitenplatten oder Gehäuseseitenwände (132) auf mindestens einer Seite im Saugbereich (94) eine Saugöffnung (sogenannte Saugniere (96) und im Druckbereich eine druckseitige Öffnung (sogenannte Druckniere (98) aufweisen, wobei die Druckniere (98) in Richtung des Trennbereiches gegebenenfalls eine sich in Umfangsrichtung erstreckende (sogenannte) Dämpfungskerbe (102) aufweist, mit einer Verstelleinrichtung (3) zur Verstellung des Hubringes (84), wobei die Verstelleinrichtung mindestens eine erste Druckwirkfläche (9) einer Regeldruckkammer (5) zur Erzeugung einer Verstellkraft auf den Hubring (84) aufweist, und eine zusätzliche, zweite Druckwirkfläche (11) einer Kompensationskammer (7), welche eine Gegenkraft oder Kompensationskraft auf den Hubring (84) erzeugt, ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit verstellbarem Fördervolumen, insbesondere Flügelzellen-, Rollenzellen- oder Pendelschieberpumpe, mit einer Rotationsgruppe mit einem Hubring und einem drehangetriebenen Rotor mit in Schlitzen geführten, ein- und ausfahrbaren Flügeln, Rollen- oder Pendelschiebern, wobei die Flügel-, Rollen- oder Pendelschieber mit dem Rotor und dem Hubring veränderliche Förderzellen ausbilden, wobei in einer zentrischen Position des Hubrings zum Rotor das Hubvolumen bei Rotation sich nicht verändert, während es sich bei einer exzentrischen Position des Hubrings zum Rotor verändert, so dass sich das Zellenvolumen im Saugbereich der Pumpe vergrößert und im Druckbereich der Pumpe verkleinert. Pendelschieberpumpen besitzen ein sogenanntes Verschiebegehäuse als Hubring.
Derartige Pumpen sind bekannt. Sie weisen zur Verstellung des Hubringes eine Verstellvorrichtung auf, wobei die Verstellvorrichtung mindestens eine Druckwirkfläche zur Erzeugung einer Verstellkraft auf den Hubring aufweist, welche, beispielsweise durch ein Ventil geregelt, durch einen Verstelldruck, der zwischen dem Hochdruck und dem Saugdruck der Pumpe liegt, erzeugt wird (sogenannte Zulaufregelung).
Andere bekannte Pumpen weisen eine Verstellvorrichtung auf, welche eine Druckwirkfläche zur Erzeugung einer Verstellkraft auf den Hubring und eine weitere, zusätzliche Druckwirkfläche zur Erzeugung einer Kompensationskraft aufweist. Dabei wird die Verstellkraft (meist gemeinsam mit einer zusätzlichen Feder zur Erzeugung einer Federkraft), durch einen vom Ventil gesteuerten Druck den Hubring in Richtung große Exzentrizität (Vollhub) verstellen, während die Druckwirkfläche für die Kompensationskraft als Gegenkraft (im Stand der Technik) direkt mit dem Druckbereich der Pumpe verbunden ist (sogenannte Ablaufregelung).
Aus der DE 10 2008 037 684 A1 ist eine Verstellflügelpumpe bekannt, bei der durch unterschiedliche Massnahmen ein Druckausgleich in einer Druckplatte verbessert wird. Allerdings ist keine zusätzliche zweite Druckwirkfläche der Kompensationskammer mit einem Bereich innerhalb der Pumpe verbunden, welcher sich vom Beginn des Trennbereichs der Pumpe innerhalb der Rotationsgrupp erstreckt und so die Druckverteilung optimiert.
DE 10 2010 010 799 A1 zeigt eine Flügelzellenpumpe mit einem nutförmigen Leckagekanal zum Saugbereich, der im Deckel eingeformt ist und eine Abregelung der Pumpe durch zu hohen Leckageströmen verhindern soll.
US20070280842 A1 zeigt ebenfalls einen Flügelzellenpumpe mit einer Kanalverbindung der zweiten hydraulischen Kammer zum Sauganschluß und weiteren Kanal in der Seitenplatte. Aus dadurch sollen die Druckverhältnisse optimiert werden.
Derartige bekannte Pumpen weisen Probleme auf. So ist im Bereich der Pumpe zwischen dem Saugbereich und dem Hochdruckbereich ein Trennbereich von mindestens einer Zellenbreite angeordnet, welcher einen Kurzschluss zwischen dem Druckbereich und dem Saugbereich verhindern soll. Die durch diesen Trennbereich eilenden Zellen werden also vom Saugbereich mit Saugdruck in den Druckbereich fahren und dort durch den dort herrschenden Hochdruck aufgeladen. Während dieses Durchfahrens des Trennbereichs ergeben sich also dauernd durch das sogenannte Umsteuern der vorbeieilenden Zellen in Umfangsrichtung wechselnde Druckfelder und Druckschwankungen, welche sich als interne Kräfte auf den Hubring, welcher durch die äußeren und inneren Drücke druckeingespannt ist, auswirken.
Des Weiteren stellen sich bei unterschiedlichen exzentrischen Positionen des Hubrings auch unterschiedliche Winkelpositionen des Trennbereiches zum Hubring ein.
Im Trennbereich kann außerdem bei Vollhub durch eine geometrisch bedingte Vorkompression im abgeschlossenen Zellenbereich gegebenenfalls ein Druck herrschen, welcher höher sein kann als der momentan durch einen Verbraucher eingestellte Systemdruck im Druckbereich des Verbrauchers, beispielsweise einem Getriebe. Im Trennbereich herrscht bei Nullhub keine Vorkompression.
Weiterhin ist der Hochdruck von den momentanen Betriebszuständen des Verbrauchers (z. B. Getriebe) abhängig und somit großen Schwankungen unterworfen.
Die Verstellkraft auf den Hubring ergibt sich aus einem Gleichgewicht der Kräfte, welche durch die Druckwirkfläche der Regelkammer, durch die Druckwirkfläche der Kompensationskammer, durch die Feder und durch die Kraftvektoren, welche durch die Position dieser Kammern definiert sind, erzeugt werden. Ihr stehen die inneren Kräfte im Hubring durch die mit Systemdruck oder Saugdruck geladenen Zellen, welche dauernd wechseln, sowie Reibungskräfte entgegen.
Da somit der resultierende Kraftvektor der systembedingten Kräfte innerhalb der Pumpe im Betrag und in der Richtung bei verschiedenen Betriebszuständen variiert, muss der Regeldruck, d. h. Druck in der Regelkammer, entsprechend verändert werden, um ein Kräftegleichgewicht zu erreichen. Dies führt im Stand der Technik zu bleibenden Regelabweichungen.
Einen wesentlichen Einfluss auf die Veränderungen der pumpeninternen systembedingten Kräfte hat also die Druckverteilung innerhalb des beweglich gelagerten Bauteils, also des Hubrings. Insbesondere an den Stellen, an denen vorbeifahrende Zellen vom Saugdruck auf Systemdruck oder umgekehrt wechseln, sind betriebspunktabhängig sehr unterschiedlich belastende, schwankende Kräfte wirksam.
Die Aufgabe ist es, den Regeldruck für die verschiedenen Betriebspunkte des Verbrauchers weitestgehend konstant zu halten und/oder die Variationen bzw. Störungen durch die Umsteuervorgänge zu kompensieren.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Pumpe mit verstellbarem Fördervolumen, insbesondere Flügelzellen-, Rollenzellen- oder Pendelschieberpumpe, mit einer Rotationsgruppe, mit einem Hubring und einem drehangetriebenen Rotor mit in Schlitzen geführten, ein- und ausfahrbaren Flügeln, Rollen oder Pendelschiebern, wobei die Flügel, Rollen oder Pendelschieber mit dem Rotor und dem Hubring veränderliche Förderzellen ausbilden,
wobei in einer zentrischen Position des Hubrings zum Rotor das Hubvolumen bei Rotation sich nicht verändert, während es sich bei einer exzentrischen Position des Hubrings zum Rotor verändert,
wobei sich das Zellenvolumen im Saugbereich der Pumpe vergrößert und im Druckbereich der Pumpe verkleinert,
wobei zwischen dem Saugbereich der Pumpe und dem Druckbereich der Pumpe ein Trennbereich von mindestens einer Zellenbreite angeordnet ist, um beim Umsteuern der Zellen zwischen Saug- und Druckbereich einen Kurzschluss zwischen beiden Bereichen zu vermeiden,
mit Seitenplatten oder Gehäuseseitenwänden, welche die Rotationsgruppe axial abdichten, wobei die Seitenplatten oder Gehäuseseitenwände auf mindestens einer Seite im Saugbereich eine Saugöffnung (sogenannte Saugniere) und im Druckbereich eine druckseitige Öffnung (sogenannte Druckniere) aufweisen, wobei die Druckniere in Richtung des Trennbereiches gegebenenfalls eine sich in Umfangsrichtung erstreckende (sogenannte) Dämpfungskerbe aufweist,
mit einer Verstelleinrichtung zur Verstellung des Hubringes, wobei die Verstelleinrichtung mindestens eine erste Druckwirkfläche einer Regelkammer zur Erzeugung einer Verstellkraft auf den Hubring aufweist,
und eine zusätzliche, zweite Druckwirkfläche einer Kompensationskammer, welche eine Gegenkraft oder Kompensationskraft auf den Hubring erzeugt,
mit einer Regel-/Steuereinrichtung, beispielsweise einem Ventil, welche den Druck auf der Druckwirkfläche der Regelkammer zwischen Hochdruck und Saugdruck der Pumpe variieren kann,
und gegebenenfalls mit einer Feder, welche im drucklosen Zustand der Pumpe den Hubring in die volle exzentrische Position verstellt, d. h. Vollhub der Pumpe beim Anfahren,
wobei die Pumpe sich dadurch auszeichnet,
dass die zusätzliche, zweite Druckwirkfläche der Kompensationskammer mit mindestens einer Verbindung zu dem Bereich innerhalb der Pumpe verbunden ist, welcher sich vom Beginn des Trennbereiches der Pumpe, also dem Ende des Saugbereichs bis zum Ende der Dämpfungskerbe, also bis zum Beginn des Druckbereichs bzw. der Druckniere in Umfangsrichtung innerhalb der Rotationsgruppe erstreckt, also über den Umsteuerbereich der Pumpe zwischen Saugbereich und Druckbereich und über die Dämpfungskerbe.
Die Lösung der Aufgabe besteht also darin, den dauernd wechselnden Druck der umsteuernden, bewegten Zellen auf eine hydraulische Druckwirkfläche, hier in der Kompensationskammer, welche als Aktor auf den Verstellring wirkt, zu leiten. Der Aktor kann nun so angeordnet werden, dass Schwankungen der Drücke der vorbeifahrenden Zelle kompensiert werden. Ein dermaßen ausgelegtes System hält demnach die aus internen Kräften des Hubrings und aus äußeren Aktorkräften resultierenden Verstellkräfte bzw. Verstellmomente weitestgehend konstant. Alle Einflussgrößen, die das Umsteuerverhalten der Zellen beeinflussen, werden im Wesentlichen ausgeglichen.
Die Aufgabe wird weiterhin dadurch gelöst, dass die Verbindung des Trennbereichs zur der zusätzlichen, zweiten Druckwirkfläche innerhalb des Umsteuerbereiches in einer der Seitenplatten oder Gehäuseseitenflächen angeordnet ist.
Weiterhin wird eine Pumpe bevorzugt, bei welcher die Verbindung des Trennbereichs zu der zusätzlichen, zweiten Druckwirkfläche in dem verstellbaren Hubring angeordnet ist. Das hat folgende Vorteile:
Die Verbindung im Hubring zum Umsteuerbereich verändert gegenüber der Verbindung in den Seitenplatten/im Gehäuse durch die Verstellung des Hubrings zusätzlich die Winkelposition in Umfangsrichtung innerhalb der durcheilenden Zellen im Trennbereich, wodurch eine zusätzliche Einflussnahme durch und auf verschiedene Arbeitspunkte der Regelung z. B. durch winkelverschobenes Erfassen der Umsteuerpunkte ermöglicht wird.
Auch wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die zusätzliche, zweite Druckwirkfläche der Kompensationskammer mit einer zusätzlichen, zweiten Verbindung in den Druckbereich der Pumpe, beispielsweise in die Druckniere, ausgestattet ist.
Das hat den Vorteil, dass bei zwei Leitungen zur Kompensationskammer, eine zum Umsteuerbereich und eine zum Druckbereich, bei unterschiedlichen Drücken in diesen Bereichen, die einerseits durch Veränderungen der Hubgeometrie praktisch ”quasistationär” und andererseits durch das dauernde Umsteuern während der Rotation praktisch ”drehzahl-dynamisch” erzeugt bzw. eingestellt werden, eine Ausgleichsströmung in der Kompensationskammer für geringere Druckschwankungen in der Kompensationskammer sorgt. Außerdem findet ein Druckausgleich in der umsteuernden Zelle mit dem Druckbereich parallel zur Kerbe über die Kompensationskammer statt und damit eine zusätzliche akustische Verbesserung.
Auch wird eine Pumpe bevorzugt, bei welcher das Regel-/Steuerventil in einer (dritten) Verbindung zwischen dem Druckbereich der Pumpe und der Druckwirkfläche der Regelkammer angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Regel-/Steuerventil durch einen oder mehrere Elektromagnete und/oder durch einen externen Steuerdruck und/oder durch einen internen Steuerdruck und/oder durch einen E-Motor verstellbar. Das hat den Vorteil, dass für den Regelkreis der Pumpenverstellung als auch des Gesamtsystems (z. B. Getriebe) unterschiedliche Regelgrößen einzeln oder in Kombination das Regelventil entsprechend betätigen können.
Eine weitere bevorzugte Pumpe zeichnet sich dadurch aus, dass die Druckwirkfläche der Kompensationskammer auf den Hubring und gegebenenfalls die Druckwirkfläche der Regelkammer auf den Hubring gemeinsam mit dem Hubring, dem Pumpengehäuse, gegebenenfalls mit den Seitenplatten und mit Dichtungen, welche Abgrenzungen für die Druckkammern bilden, die Kompensationskammer und die Regelkammer ausbilden. Das hat den Vorteil, dass praktisch der Hubring selbst schon als Verstellzylinder benutzt wird.
Auch wird eine Pumpe bevorzugt, bei welcher die Kompensationskammer und/oder die Regelkammer alternativ durch zwei auf den Hubring im Wesentlichen gegensinnig wirkende Verstellzylinder ausgebildet werden. Das hat gegebenenfalls den Vorteil, dass die Druckwirkflächen der Verstellzylinder sich in ihren Kraftvektorpositionen nicht verschieben und Verstellzylinder außerdem durch ringförmige Dichtungen einfacher abzudichten sind.
Weiterhin wird eine Pumpe bevorzugt, bei welcher der Hubring um einen Lagerbolzen schwenkbar angeordnet oder in einer Führung radial verschiebbar angeordnet ist. Dadurch können vorteilhafterweise der Lagerbolzen oder die Führung als zusätzliche Dichtstellen zur Abgrenzung der unterschiedlichen Druckkammern benutzt werden.
Eine weitere bevorzugte Pumpe zeichnet sich dadurch aus, dass in den Verbindungen von der Kompensationskammer zum Umsteuerbereich und/oder zum Druckbereich und ggf. in der Verbindung von der Regelkammer über die Ventilverbindung zum Druckbereich hydraulische Widerstände, beispielsweise Dämpfungsblenden, angeordnet sind. Das hat den Vorteil, dass je nachdem, wo die größten Druckschwankungen und Störungen durch den Betrieb der Pumpe oder des Gesamtsystems (z. B. Getriebe) auftreten, entsprechende stabilisierende Dämpfungseffekte erzielt werden können und eine unterschiedliche Abstimmung der Dämpfungsblenden, je nach Einsatzort und Störungseinflüssen, möglich ist.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben:
1 zeigt schematisch eine Verschaltung zwischen Verstellpumpe, Verstelleinrichtung und inneren Flügelzellenbereichen nach dem Stand der Technik,
2 zeigt eine abgewandelte Verschaltung aus 1 nach der Erfindung mit Verbindung der Kompensationskammer zum Trennbereich/Umsteuerbereich,
3 zeigt eine weitere abgewandelte Verschaltung mit einer verschiebbar anordnenbaren Verbindung der Kompensationskammer zum Trennbereich,
4 zeigt eine weitere abgewandelte Verschaltung mit einer erfindungsgemäßen Verbindung der Kompensationskammer zum Trennbereich und einer zusätzliche Verbindung zum Druckbereich,
5 zeigt eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße verstellbare Flügelzellenpumpe,
6 zeigt eine weitere Aufsicht auf eine erfindungsgemäße verstellbare Flügelzellenpumpe.
In 1 ist die verstellbare Flügelzellenpumpe schematisch als Verstellpumpe 1 dargestellt. Die Verstellpumpe 1 ist mit einer Verstelleinrichtung 3 verbunden, welche als ungleichflächiger Zylinder dargestellt ist mit einer Regelkammer 5 und einer Kompensationskammer 7. In der Regelkammer 5 wirkt der Regeldruck auf eine Druckwirkfläche 9, und in der Kompensationskammer 7 wirkt der Kompensationsdruck auf eine Druckwirkfläche 11, welche kleiner ist als die Druckwirkfläche 9. Der Druck in der Regelkammer 5 wird durch eine Regeleinrichtung 13 zur Verstellung des Regeldruckes, wie z. B. ein Steuer- oder Regelventil, zwischen dem Hochdruck bzw. Systemdruck aus dem Druckbereich bzw. der Druckniere 15 und einem Druck in einem Tankbereich, welcher in der Regel dem Atmosphärendruck entspricht, eingestellt bzw. geregelt. Der Tankdruckbereich, hier mit einer Verbindungsleitung 17 dargestellt, ist somit in der Regel mit einem Tank 19 oder Ölsumpf verbunden. Die Verbindung zwischen der Druckniere 15 und der Regeleinrichtung 13, dem Regelventil, wird durch eine Verbindungsleitung 21 hergestellt, die Verbindung zwischen dem Regelventil und der Regeldruckkammer 5 durch eine Verbindungsleitung 23.
Zusätzlich wird im Stand der Technik eine weitere Verbindungsleitung 25 zwischen der Druckniere 15 und der Kompensationskammer 7 hergestellt, welche zwar immer mit dem Systemdruck verbunden ist, aber die Pumpenverstellung wegen der kleineren Druckwirkfläche 11 durch einen niedrigeren Druck auf die größere Druckwirkfläche 9 erzeugt oder im Gleichgewicht gehalten werden kann. Gegebenenfalls ist die Verbindungsleitung 25 noch mit einem hydraulischen Dämpfungswiderstand 27, beispielsweise einer Dämpfungsblende, versehen. Die an der Druckniere 15 vorbeieilenden Flügelzellen bei Drehung des Rotors sind schematisch durch Flügel 29a bis 29d dargestellt, wobei die Flügelzellen, schematisch dargestellt, durch die Seitenplatten 31 und 33 axial abgedichtet werden bis auf Öffnungen in den Seitenplatten, hier beispielsweise die Druckniere 15 oder eine Saugniere 35 im Saugbereich. Die Druckniere 15 hat in Umfangsrichtung entgegen der Drehrichtung, hier durch einen Pfeil 39 dargestellt, eine (sogenannte) Dämpfungskerbe 37. Eine in der dargestellten Position exakt im Trennbereich 41 zwischen Saugniere 35 und Dämpfungskerbe 37 stehende Zelle 43 ist im Saugbereich über die Saugniere 35 mit dem Saugdruck oder Tankdruck aufgeladen worden, hat noch keine Verbindung zum Hochdruckbereich bzw. Systemdruckbereich der Druckniere 15 bzw. der Dämpfungskerbe 37 und enthält somit nur den Saugdruck oder gegebenenfalls, je nach Position und Geometrie des Hubrings zum Rotor, eine evtl. geometrische Vorkompression.
Der Hochdruck bzw. Systemdruck im Druckbereich 15 wird dabei durch den im angeschlossenen Verbraucher existierenden Systemdruck (Getriebe oder Lenkung oder Fahrwerk etc.) definiert. So kann es geschehen, dass der Systemdruck bzw. Hochdruck entsprechend höher oder auch niedriger ist als der im Trennbereich 41 der Zelle 43 herrschende Druck, welcher nach Erreichen der Dämpfungskerbe 37 entsprechend mit dem Hochdruckbereich einen Druckausgleichsvorgang ausführt. Da diese Ausgleichsvorgänge auch durch die fortlaufend durcheilenden Zellen praktisch zu dauernd wechselnden Druckbeaufschlagungen innerhalb der Pumpe führen, entstehen dadurch gegenüber den quasi stationär eingestellten Drücken der Verstelleinrichtung 3, welche nur mit dem Hochdruckbereich über die Druckniere 15 verbunden ist, entsprechende Druckkraftstörgrößen.
In 2 wird daher eine erfindungsgemäße Schaltung dargestellt, in welcher die Drücke im Trennbereich 41 (Umsteuerbereich) bzw. in der dort befindlichen Zeile 43 auf die Verstelleinrichtung 3 wirksam werden können. Eine Verbindungsleitung 50 ist vor dem in Drehrichtung (Pfeil 39) gesehenen Anfang der Dämpfungskerbe 37 mit dem Ende des Trennbereiches 41 verbunden, so dass direkt nach Vorbeifahren des entsprechenden Flügels 29c der Druck in der Zelle 43 bzw. im Trennbereich 41, sei er nun höher oder niedriger als der Druck in der Druckniere 15, auf die Druckwirkfläche 11 in der Kompensationskammer 7 wirksam wird.
Im Übrigen gelten für gleiche Bauteile bzw. Bezeichnungen wie in 1 die gleichen Bezugsziffern.
In 3 wird eine Variante von 2 dargestellt, bei welcher eine Verbindungsleitung 60 zur Kompensationskammer 7 in verschiedene Positionen im Bereich des Trennbereiches 41 verstellt werden kann, wie durch einen Doppelpfeil 62 dargestellt, oder auch innerhalb der Dämpfungskerbe. So kann entsprechend den Einsatzbedingungen, welche durch den hydraulischen Verbraucher und seine unterschiedlichen Arbeitspunkte entstehen, eine Anpassung an die auftretenden Druckunterschiede vorgenommen werden. Eine derartige variierbare Verbindungsherstellung in den Trennbereich 41 der Flügelzellenpumpe hinein kann beispielsweise durch eine Verbindungsbohrung innerhalb des Hubringes hergestellt werden, welcher über einen gewissen Winkel während der Verstellung seine Position verändert und sich somit auch die Bohrung geometrisch innerhalb des Bereiches zwischen dem Trennbereich 41 und gegebenenfalls der Dämpfungskerbe 37 verstellt.
In 4 ist eine weitere Verschaltung dargestellt, welche sich hinsichtlich der Verschaltung aus 2 und auch 3 dadurch unterscheidet, dass eine weitere zusätzliche Verbindung 70 von der Kompensationskammer 7 zur Druckniere 15 hergestellt wird, welche ggf. auch eine Dämpfungsblende 72 enthalten kann. Diese Schaltung hat den zusätzlichen Effekt, dass bei unterschiedlichen Druckverhältnissen im Trennbereich 41 (Umsteuerbereich) bzw. der Zelle 43 und dem Hochdruckbereich (wie vorab schon beschrieben) zwischen den Bereichen eine Ausgleichsströmung über die Verbindung 50 durch die Kompensationskammer 7 hindurch und die Verbindungsleitung 70 ermöglicht wird, so dass Druckunterschiede in der Kompensationskammer selbst zu einem ausgeglicheneren Zwischendruck führen und damit näher zum gewünschten quasi konstanten Einstellpunkt der Verstellpumpe führen können.
In 5 ist die Aufsicht auf eine Verstellpumpe bzw. deren Rotationsgruppe dargestellt. Die Verstellpumpe 80 umfasst ein Pumpengehäuse 82, in welchem ein verstellbarer Hubring 84 schwenkbar um einen Lagerbolzen 86 angeordnet ist. Der verstellbare Hubring 84 ist hier in seiner maximal exzentrischen Position zum Rotor 88 dargestellt. Innerhalb des Rotors 88 sind radial verschiebliche Flügel 90 innerhalb von radialen Schlitzen 92 angeordnet, welche beispielsweise durch Öldruck unter den Flügeln oder Fliehkräfte oder durch mechanische Führungen, je nach Pumpenbauart, mit ihren Flügelspitzen am Hubring 84 dichtend anliegen und so zwischen dem Hubring 84, den Flügeln 90 und dem Rotor 88 sowie entsprechenden axialen Seitenplatten oder Gehäuseseitenwänden 132 die abgedichteten Zellen bilden. Die abgedichteten Zellen werden im Saugbereich 94 durch Öffnungen wie z. B. eine Saugniere 96 bzw. im Druckbereich durch Öffnungen wie z. B. eine Druckniere 98 mit den äußeren Druckbereichen der Pumpe verbunden. Zusätzlich ist eine Dämpfungskerbe 102 am Drucknierenbereich 98a in Richtung des Trennbereiches 104 angeordnet. Eine Dichtungseinrichtung 106, wie z. B. eine Dichtleiste, dichtet einen Bereich zwischen dem Hubring 84 und dem Gehäuse 82 dergestalt ab, dass dadurch der Bereich 110 die sogenannte Kompensationskammer zwischen dem Lagerbolzen 86 und der Dichtungseinrichtung 106 bildet. Entsprechend dem variablen Hub des Hubrings gleitet die Dichtungseinrichtung 106 auf der Fläche 108 hin und her. Entsprechend der Hubbewegung gleitet eine weitere Dichtungseinrichtung 112 auf einer entsprechenden Fläche 116 innerhalb des Gehäuses 82 hin und her und bildet somit zwischen dem Lagerbolzen 86 und der Dichtungseinrichtung 112 die sogenannte Regelkammer, welche mit dem durch ein Ventil zu regelnden Regeldruck beaufschlagt werden kann. Die Kammerbegrenzungen der Kompensationskammer und der Regelkammer zwischen Pumpengehäuse 82 und verstellbarem Hubring 84 erfolgen also in Umfangsrichtung durch die am Hubring 84 angeordneten Dichtungseinrichtungen 106/112 und durch den Lagerstiftbolzen 86, um welchen der Hubring 84 schwenkt. Zusätzlich wirkt auf den Hubring 84 in Richtung Vollhub eine Feder 120, welche sich im Gehäuse 82 abstützt. Die erfindungsgemäße Verbindung vom Trennbereich 104 in die Kompensationskammer (Bereich 110) ist in diesem Fall durch eine Vertiefung 130 oder Kerbe in der Gehäuseseitenwand 132 (bzw. Seitenplatte) dargestellt.
Alternativ könnte die Verbindung statt der Vertiefung 130 auch durch eine Bohrung 136 in 6 innerhalb des Hubrings 84 innerhalb des Trennbereiches 104 zur Kompensationskammer (Bereich 110) hergestellt werden. Die zusätzliche Verbindung aus 4, die Verbindung 70 zur Druckniere 15, ist hier durch eine Öffnung 134 dargestellt, welche in den Druckbereich der Pumpe außerhalb der Rotationsgruppe mündet. Die entsprechende Funktion dieser in 5 bzw. 6 dargestellten Pumpe ist durch die Funktionsbeschreibungen der vorherigen schematischen Figuren klargestellt.
Die Erfindung ist bei allen verstellbaren Verdrängerpumpen einsetzbar, die über eine hydraulische Aktorik an hubbestimmenden, beweglich gelagerten Bauteilen verfügen, deren systembedingte, zeitveränderliche, pumpeninterne Kräfte eine Verstellung des Pumpenvolumens bewirken können.
Bezugszeichenliste

1: Verstellpumpe
3: Verstelleinrichtung
5: Regeldruckkammer
7: Kompensationskammer
9: Druckwirkfläche
11: Druckwirkfläche
13: Regeleinrichtung
15: Druckniere
17: Verbindungsleitung
19: Ölsumpf bzw. Tank
21: Verbindungsleitung
23: Verbindungsleitung
25: Verbindungsleitung
27: Dämpfungswiderstand
29a: Flügel
29b: Flügel
29c: Flügel
29d: Flügel
31: Seitenplatten
33: Seitenplatten
35: Saugniere
37: Dämpfungskerbe
39: Pfeil (Drehrichtung)
41: Trennbereich
43: Zelle
50: Verbindungsleitung
54: Dämpfungsblende
60: Verbindungsleitung
62: Doppelpfeil
70: weitere zusätzliche Verbindung
72: Dämpfungsblende
80: Verstellpumpe
82: Pumpengehäuse
84: (verstellbarer) Hubring
86: Lagerbolzen
88: Rotor
90: (radial verschiebliche) Flügel
92: radiale Schlitze
94: Saugbereich
96: Saugniere
98: Druckniere
102: Dämpfungskerbe
104: Trennbereich
106: Dichtungseinrichtung
108: Fläche
110: Bereich
112: Dichtungseinrichtung
116: Fläche
120: Feder
130: Vertiefung
132: Gehäuseseitenwand
134: Öffnung
136: Bohrung

Claims

Pumpe (1) mit verstellbarem Fördervolumen, insbesondere Flügelzellen-, Rollenzellen- oder Pendelschieberpumpe, mit einer Rotationsgruppe, mit einem Hubring (84) und einem drehangetriebenen Rotor (88) mit in Schlitzen (92) geführten, ein- und ausfahrbaren Flügeln (90), Rollen oder Pendelschiebern, wobei die Flügel (90), Rollen oder Pendelschieber mit dem Rotor (88) und dem Hubring (84) veränderliche Förderzellen ausbilden, wobei in einer zentrischen Position des Hubrings (84) zum Rotor (88) das Hubvolumen bei Rotation sich nicht verändert, während es sich bei einer exzentrischen Position des Hubrings (84) zum Rotor (88) verändert, sodass sich das Zellenvolumen im Saugbereich (94) der Pumpe vergrößert und im Druckbereich der Pumpe (1) verkleinert, wobei zwischen dem Saugbereich (94) der Pumpe und dem Druckbereich der Pumpe ein Trennbereich (41) von mindestens einer Zellenbreite angeordnet ist, um beim Umsteuern der Zellen (43) zwischen Saug- und Druckbereich einen Kurzschluss zwischen beiden Bereichen zu vermeiden, mit Seitenplatten oder Gehäuseseitenwänden (132), welche die Rotationsgruppe axial abdichten, wobei die Seitenplatten oder Gehäuseseitenwände (132) auf mindestens einer Seite im Saugbereich (94) eine Saugöffnung (sogenannte Saugniere (96) und im Druckbereich eine druckseitige Öffnung (sogenannte Druckniere (98) aufweisen, wobei die Druckniere (98) in Richtung des Trennbereiches gegebenenfalls eine sich in Umfangsrichtung erstreckende (sogenannte) Dämpfungskerbe (102) aufweist, mit einer Verstelleinrichtung (3) zur Verstellung des Hubringes (84), wobei die Verstelleinrichtung mindestens eine erste Druckwirkfläche (9) einer Regeldruckkammer (5) zur Erzeugung einer Verstellkraft auf den Hubring (84) aufweist, und eine zusätzliche, zweite Druckwirkfläche (11) einer Kompensationskammer (7), welche eine Gegenkraft oder Kompensationskraft auf den Hubring (84) erzeugt, mit einer Regel-/Steuereinrichtung (13), beispielsweise einem Ventil, welche den Druck auf einer der Druckwirkflächen zwischen Hochdruck und Saugdruck der Pumpe (1) variieren kann, und gegebenenfalls mit einer Feder (120), welche im drucklosen Zustand der Pumpe (1) den Hubring (84) in die volle exzentrische Position verstellt (Vollhub der Pumpe beim Anfahren) dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche, zweite Druckwirkfläche (11) der Kompensationskammer (7) mit mindestens einer Verbindung zu dem Bereich innerhalb der Pumpe verbunden ist, welcher sich vom Beginn des Trennbereiches (41) der Pumpe, also dem Ende des Saugbereichs bis zum Ende der Dämpfungskerbe (37/102), also dem Beginn des Druckbereichs bzw. der Druckniere, in Umfangsrichtung innerhalb der Rotationsgruppe erstreckt, also im Umsteuerbereich der Pumpe zwischen Saugbereich und Druckbereich und/oder der Dämpfungskerbe.
Pumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Trennbereichs (41) zu der zusätzlichen, zweiten Druckwirkfläche (11) innerhalb des Umsteuerbereiches in einer der Seitenplatten oder Gehäuseseitenwände (132) angeordnet ist.
Pumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Trennbereichs (41) zu der zusätzlichen, zweiten Druckwirkfläche (11) in dem verstellbaren Hubring (84) angeordnet ist.
Pumpe (1) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche, zweite Druckwirkfläche (11) der Kompensationskammer (7) mit einer zusätzlichen, zweiten Verbindung (70, 134) in den Druckbereich der Pumpe, beispielsweise in die Druckniere, ausgestattet ist.
Pumpe (1) nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (13) bzw. das Regel-/Steuerventil in einer dritten Verbindung (21, 23) zwischen dem Druckbereich der Pumpe und der Druckwirkfläche (9) der Regelkammer (5) angeordnet ist.
Pumpe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (13) bzw. das Regel-/Steuerventil durch einen oder mehrere Elektromagnete, und/oder durch einen externen Steuerdruck und/oder durch einen internen Steuerdruck und/oder durch einen E-Motor verstellt wird.
Pumpe (1) nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwirkfläche (108) der Kompensationskammer auf den Hubring (84) und die Druckwirkfläche (116) der Regelkammer auf den Hubring (84) gemeinsam mit dem Hubring (84), dem Pumpengehäuse (82), gegebenenfalls mit den Seitenplatten und mit Dichtungseinrichtungen (106, 112), welche Abgrenzungen für die Druckkammern bilden, die Kompensationskammer (7) und die Regelkammer (5) ausbilden.
Pumpe (1) nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationskammer und/oder die Regelkammer alternativ durch zwei auf den Hubring im Wesentlichen gegensinnig wirkende Verstellzylinder ausgebildet werden.
Pumpe (1) nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubring (84) um einen Lagerbolzen (86) schwenkbar angeordnet oder in einer Führung radial verschiebbar angeordnet ist.
Pumpe (1) nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verbindungen von der Kompensationskammer zum Umsteuerbereich und/oder zum Druckbereich und ggf. in der Verbindung von der Regelkammer über die Ventilverbindung zum Druckbereich hydraulische Widerstände, beispielsweise Dämpfungsblenden (54, 72), angeordnet sind.