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Die Erfindung bezieht sich auf eine Flügelpumpe zur Druckmittelversorgung
von druckmittelbetätigten Servomotoren eines Fahrzeugs, von dessen Antriebsmotor
der Antrieb der Flügelpumpe abgeleitet ist, wobei zwecks praktischer Konstanthaltung
der Fördermenge die Druckleitung eine Drossel enthält und ein vom Staudruck der
Drossel abhängiges überdruckventil vorgesehen ist, welches bei seiner Betätigung
den Druckraum der Pumpe mit deren Saug-oder Vorratsraum verbindet, wenn der Staudruck
der Drossel den Druckleitungsdruck hinter der Drossel und den Druck einer Belastungsfeder
überschreitet: Bei bekannten Pumpen der vorgenannten Art ist die Drossel in den
überdruckventilkörper verlegt, so daß die gesamte Fördermenge der Pumpe bis an die
aus Drossel und überdruckventil bestehende Einheit geleitet werden muß und dabei
verhältnismäßig lange Strömungswege zurücklegt. Im übrigen läßt sich bei dieser
Anordnung ein störender Einfluß des überdruckventils auf die Drossel praktisch nicht
vermeiden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Pumpe der eingangs
genannten Art eine sinnvolle Trennung von Drossel und überdruckventil zu ermöglichen,
wodurch sich innerhalb der Pumpe sehr kurze Strömungswege verwirklichen lassen und
das überdruckventil seinen störenden Einfluß auf die Drossel verliert.
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Die Erfindung besteht demgemäß darin, daß die Flügelpumpe mehrere
in der Drehrichtung hintereinanderliegende Arbeitsräume sowie eine Druckplattenkammer
enthält, die auf der dem Einlaß und Auslaß der Pumpe gegenüberliegenden Seite des
Rotors angeordnet ist, daß eint ;der Arbeitszonen unmittelbar und alle Arbeitszonen
über die Druckplattenkammer Verbindung zur Drossel haben und daß das überdruckventil
unmittelbar dem Druck in der Druckplattenkammer ausgesetzt ist.
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Flügelpumpen mit mehreren in der Drehrichtung hintereinanderliegenden
Arbeitsräumen sowie einer Druckplattenkammer sind an sich bekannt (USA.-Patentschrift
2 544 988).
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In ihrer weiteren Ausbildung empfiehlt die Erfindung, daß das überdruckventil
ein an sich bekanntes Sicherheitsventil enthält, welches bei überschreitung eines
Maximaldrucks in der Förderleitung hinter der Drossel den Rücklauf zum Saug- oder
Vorratsraum der Pumpe freigibt. Durch ein solches Rückschlagventil wird die praktische
Konstanthaltung der Fördermenge auch in solchen Fällen gewährleistet, wo das überdruckventil
für die Rückführung der überschüssigen Fördermenge in den Saug- oder Vorratsraum
der Pumpe vorübergehend nicht ausreicht.
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Als weitere Vervollkommnung der Flügelpumpe empfiehlt die Erfindung,
daß zwischen dem überdruckventil und der Förderleitung eine zweite Drossel vorgesehen
ist, welche einen nur verzögerten übertritt von Druckmittel aus der Förderleitung
zum Überdruckventil zuläßt und der Bildung von Druckschwankungen in der Förderleitung
entgegenwirkt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung
veranschaulicht. In dieser zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Flügelpumpe
längs der Linie 1-1 der F i g. 4, F i g. 2 einen Teilschnitt nach Linie 2-2 der
t F i g. 1, F i g. 3 einen Teilschnitt nach Linie 3-3 der F i g. 5, F i g. 4 einen
Querschnitt nach Linie 4-4 dei F i g. 1, F i g. 5 einen Querschnitt nach Linie 5-5
dei Fig. 1.
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In F i g. 1 ist eine Flügelpumpe mit den zwei Gehäuseteilen 10 und
12 dargestellt, welche einen Stator 14 zwischen sich einschließen. Ein an einem
Ende offener Behälter 11 ist über den Gehäuseteil 12 gestülpt und liegt unter Vermittlung
einer O-Ring-Dichtung 13 an dem Stator 14 an. Der Behälter
11
ist an dem Gehäuseteil 12 mittels einer Schraube 15 befestigt und mit einer
den Füllstutzen abschließenden Kappe 17 ausgestattet, welche einen Anzeiger 19 für
den Ölspiegel trägt. Der Stator 14 umschließt eine etwa elliptische Pumpenkammer
16.
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In der Pumpenkammer 16 ist ein Rotor 18 eingesetzt, welcher eine Anzahl
von Flügeln 20 trägt, die radial verschiebbar in Schlitzen 22 des Rotors angebracht
sind. Der Rotor 18 ist auf einer Welle 21 befestigt, über welche er auch seinen
Antrieb erhält. Eine Wellendichtung 23 verhindert das Durchsickern von Druckflüssigkeit
aus dem Gehäuseteil 10 an der Durchtrittsstelle der Welle 21. Der Gehäuseteil
12 enthält eine Bohrung 24 für die Aufnahme einer Druckplatte 26, welche eine Druckkammer
28 begrenzt. Die flache ebene Fläche 30 der Druckplatte 26 liegt an den benachbarten
Flächen des Rotors 18, der Flügel 20 und des Stators 14 an und drückt die in axialer
Richtung entgegengesetzte Fläche dieser Teile zwecks Flüssigkeitsabdichtung gegen
die flache ebene Fläche 32 des Gehäuseteils 10. Die beiden mondsichelförmigen Arbeitsräume
34 und 35, welche zwischen dem Stator 1.4 und dem Rotor 18 entstehen, sind
in eine Vielzahl von Arbeitskammern 36 unterteilt, die jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Flügeln 20 liegen. Ein Paar Nuten 37 stehen mit den inneren Enden der Flügel 20
in offener Verbindung, so daß der in der Kammer 28 herrschende Druck auf die Flügel
einwirkt und dieselben nach außen gegen den Stator 14 drängt.
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Wenn einer der Flügel, welche eine der Arbeitskammern begrenzen, sich
längs einer der ansteigenden Flächen 38 des Stators 14 bewegt, wird die zugehörige
Arbeitskammer allmählich größer. In entsprechender Weise werden diejenigen Arbeitskammern,
deren Flügel an den Begrenzungsflächen 40 oder 41 anliegen, allmählich kleiner.
Diejenigen Arbeitsbereiche, in welchen die Arbeitskammern an Größe zunehmen, stellen
die Einlaßbereiche der Pumpe dar. Umgekehrt bilden diejenigen Flächen Arbeitsbereiche,
in welchen die Arbeitskammern an Größe abnehmen, die Auslaßbereiche der Pumpe.
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Der Gehäuseteil 10 trägt zwei Befestigungsaugen 39, welche
mit Bohrungen 42 versehen sind: An dem Gehäuseteil-10 sind zwei Ansätze 44 und 46
angebracht, welche mit äußeren Anschlußöffnungen 48 bzw. 50 für eine Druckleitung
und eine Rücklaufleitung ausgestattet sind. Von der Öffnung 48 führt ein Druckkanal
51 in das Innere des Gehäuseteils 10. In entsprechender Weise führt von der Öffnung
50 ein Rücklaufkanal 52 in das Innere des Gehäuseteils 10. Die Gehäuseteile 10 und
12 und der Stator 14 sind mittels Paßbolzen 53 gegenseitig ausgerichtet und mittels
Schraubenbolzen 55 miteinander verspannt.
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Die Druckplatte 26, welche einen axial verschiebbaren Teil des Gehäusekörpers
12 bildet, sorgt unter dem Einfluß des in der Kammer 28 herrschenden Drucks dafür,
daß zwischen den zusammengepaßten
Flächen bei den verschiedenen
Drücken ein dichter Abschluß zustande kommt.
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Die gegenüber der vorbekannten Bauart erzielte Verbesserung besteht
in erster Linie in der Anbringung und Anordnung von Drucköffnungen und Druckkanälen
innerhalb der Pumpe und der Zusammenwirkung dieser Öffnungen und Kanäle mit dem
Strömungssteuerventil, wie sich aus folgendem ergeben wird.
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In die Flächen 32 des Gehäuseteils 10 sind zwei Einlaßöffnungen 54
und zwei Auslaßöffnungen 56 und 58 begrenzter Tiefe eingearbeitet. Die Einlaßöffnungen
54 haben viereckige Form. Die Auslaßöffnung 56 besitzt einen nach außen führenden
Arm 60 und die Auslaßöffnung 58 einen entsprechenden, nach außen verlaufenden Arm
62. Die Einlaßöffnungen 54 decken sich mit den Einlaßbereichen 38 der Pumpe, während
die Auslaßöffnungen 56 und 58 den Auslaßbereichen 40, 41 gegenüberliegen. Die Druckplatte
26 enthält zwei Auslaßöffnungen 64 und 66, welche die Platte 26 durchdringen und
mit der Druckkammer 28 in Verbindung stehen. Den Auslaßöffnungen 56 und 58 liegen
in axialer Richtung die Auslaßöffnungen 64 und 66 in der Druckplatte 26 gegenüber.
Auf diese Weise fördern diejenigen Arbeitskammern, in denen Begrenzungsflügel sich
längs der Auslaßfläche 40 bewegen, gleichzeitig Druckflüssigkeit in die Auslaßöffnungen
56 und 64. In gleicher Weise fördern diejenigen Arbeitskammern, deren Begrenzungsflügel
sich längs der Fläche 41 bewegen, gleichzeitig Durckflüssigkeit in die Öffnungen
58 und 66.
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Die Einlaßbereiche der Pumpe können Flüssigkeit von beiden Seiten
des Rotors durch die Einlaßöffnungen 54 und durch zwei denselben axial gegenüberliegende
Einlaßöffnungen, die in der Druckplatte 26 und in dem Gehäuseteil 12 vorgesehen
und mit 68 bezeichnet sind, aufnehmen. Die jeweils zusammengehörigen Einlaßöffnungen
54 und 68 sind durch einen Kanal 70, welcher durch den Stator 14 hindurchgeführt
ist, miteinander verbunden. Jede Einlaßöffnung 68 steht mit dem Innenraum des Behälters
11 in Verbindung, und zwar über die sich schneidenden Kanäle 72,74
und 76.
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Die von einem Flüssigkeitsmotor zurückkehrende Flüssigkeit gelangt
aus der Anschlußöffnung 50 in den Rücklaufkanal 52. Eine Bohrung 73 in dem Gehäuseteil
10 schneidet den Rücklaufkana152 und führt die rücklaufende Flüssigkeit zu einem
Kanal 75
(F i g. 5) in den Stator 14. Der Kanal 75 mündet in eine Ausnehmung
77 (F i g. 2) des Gehäuseteils 12. Die Ausnehmung 77 steht mit dem Innenraum des
Behälters 11 in offener Verbindung.
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Frische, kühle und entlüftete Ersatzflüssigkeit wird aus dem Behälter
11 den Einlaßbereichen durch die sich schneidenden Kanäle 76, 74 und 72 über 68,
70, 54 zugeführt. Der Rücklaufkana150 führt über die Schnittstelle mit dem Kanal
73 hinaus (F i g. 4) und sorgt dadurch für eine Entleerung der Wellenbohrung 79.
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Eine kleine, in dem Gehäuseteil 10 vorgesehene Bohrung bildet
eine Verengung (Drossel) 78 und verläuft von dem äußeren Ende des Arms 60 zu dem
Druckkanal 51. Die in die Auslaßöffnung 56 eintretende Druckflüssigkeit gelangt
daher auf sehr kurzem Weg aus den Arbeitsräumen in den Druckkanal. Die Strömungsbehinderung,
welche durch die Verengung 78 verursacht wird, wird zur Steuerung der Arbeitsweise
eines Durchfluß-Regelventils benutzt, wie sich aus folgendem ergeben wird.
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Der Arm 62 der Auslaßöffnung 58 verläuft nach auswärts und deckt sich
an seinem äußeren Ende mit einem Kanal 80, welcher durch den Stator 14 hindurchführt.
An den Kanal 80 schließt sich ein Kanal. 82 im Gehäuseteil 12 an, welcher von einem
abgewinkelten Kanal 84 geschnitten wird, der zur Druckkammer 28 führt. In dem Stator
14 ist ein weiterer Durchgang 86 vorgesehen, welcher sich mit dem Arm 60 deckt und
über Kanäle 88 und 90 mit der Druckkammer 28 in Verbindung steht. Wie bereits hervorgehoben
wurde, verlaufen die Auslaßöffnungen 64 und 66 vollständig durch die Druckplatte
26, um dadurch mit der Druckkammer 28 Verbindung zu erhalten. Darum ist ersichtlich,
daß die gesamte, von den Arbeitskammern gelieferte Druckflüssigkeitsmenge in den
Auslaßöffnungen und Auslaßkanälen aufgenommen wird und daß zu der Druckkammer
28
eine offene Verbindung besteht. Die gesamte, von der Pumpe geförderte Flüssigkeit
mit Ausnahme. der in die Öffnung 56 eintretenden Flüssigkeit wird durch die Druckkammer
28 hindurchgeleitet. Es ist außerdem ersichtlich, daß die gesamte Flüssigkeit, welche
zu der Auslaßöffnung 48 gelangt, durch die Verengung 78 hindurchtreten muß.
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Der Gehäusekörper 12 ist mit einer zentralen Längsbohrung
92 versehen, in welcher ein kombiniertes Überdruck- und Rückschlagventil94
gleitbar untergebracht ist. Die Bohrung 92 schneidet den Querkanal 74. Das Ventil
94 trägt einen Flansch 96, welcher in der dargestellten, durch die Federbelastung
bedingten Stellung die Druckkammer 28 von dem Kanal 74 trennt. Der Kanal 74 steht
über die Bohrung 76 mit dem Behälter 11 und über die Kanäle 72 mit den Einlaßbereichen
der Pumpe in Verbindung. Zentral in dem Ventil 94 ist ein Steuer-Rückschlagventil98
untergebracht, welches durch eine Feder 100 in seine Schließlage gedrängt wird.
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Das äußere Ende der Ventilbohrung 92 bildet mit dem Ventilkörper 94
eine Druckkammer 102. Der in dieser Kammer herrschende Druck wirkt auf das Ventil
in einer Richtung ein, die der Druckwirkung am entgegengesetzten Ende des Ventils,
d. h. der Wirkung des Drucks in der Druckkammer 28, entgegengesetzt ist. Wenn der
Druck in der Kammer 28 den Druck in der Kammer 102 um einen der Belastung einer
Feder 104 entsprechenden Betrag überschreitet, so bewegt sich das Ventil 94 nach
links, so daß der Flansch 96 die Verbindung zwischen der Druckkammer 28 und dem
Querkanal 74 freigibt. Der Druck in der Kammer 28, welcher auf das Ende des Ventils
94 einwirkt, entspricht :im wesentlichen dem Druck an dem in der Strömungsrichtung
näher gelegenen Ende der Verengung 78. Der Druck in der Kammer 102 entspricht im
wesentlichen dem Druck an dem anderen Ende der Verengung 78 und wird durch den stark
verengten Kanal 106 und die sich deckenden Kanäle 108 und 110 in dem Stator
14 bzw. in dem Gehäuseteil 12 in die Kammer 102 übertragen. Der an der Verengung
78 auftretende Druckabfall steuert die Arbeitsweise des den Durchfluß steuernden
Ventils 94; wenn der Durchfluß durch die Verengung 78 ein vorbestimmtes Maximum
überschreitet, so verschiebt sich das Ventil 94 und leitet die überschüssige Druckflüssigkeit
ab. Eine Steigerung der Geschwindigkeit des Rotors 18 hat zur Folge, daß eine zunehmende
Druckflüssigkeitsmenge
aus der Druckkammer 28 in den Querkanal
74 abgeleitet wird.
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Das Ansprechen des Ventils 94 bei Überlast findet statt, wenn der
Druck in der Kammer 102 ein vorbestimmtes Maximum überschreitet, so daß das Rückschlagventil
98 geöffnet wird. Dabei kommt eine Entlastung der Kammer 102 in Richtung zum Behälter
11 zustande, und zwar durch die zentrale Bohrung in dem Ventil 94. Infolge der Verengung
des Kanals 106 nimmt der Druck in der Kammer 102 mit Bezug auf den Druck in der
Kammer 28 ab, so daß das Ventil 94 unabhängig von der Förderleistung der Pumpe geöffnet
wird.
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Die Verengungen 78 und 106 sind in dem Gehäuseteil
10 so angebracht, daß sie eine nur geringe Länge besitzen, leicht gebohrt
werden können und für eine Vberwachung bequem zugänglich. sind. Die in die öffnung
56 eintretende Druckflüssigkeit gelangt auf dem unmittelbaren und sehr kurzen; Weg
durch den Arm 60 zu der Verengung 78.
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Wenn die Pumpe mit geringer Geschwindigkeit betrieben wird, so wird
die gesamte, aus den Arbeitskammern kommende Druckflüssigkeit durch die Verengung
78 hindurchströmen. Wenn die Geschwindigkeit der Pumpe größer wird und die durch
das Ventil 94 abgeleitete Flüssigkeitsmenge zunimmt, wird eine größere anteilige
Menge der in dem entfernt liegenden Motor wirklich ausgenutzten Druckflüssigkeit
von denjenigen Arbeitskammern geliefert, welche unmittelbar in die Auslaßöffnung
56 fördern. Bei Betrieb mit hoher Geschwindigkeit wird die gesamte, in dem System
ausgenutzte Flüssigkeit im: wesentlichen derjenigen Flüssigkeit entsprechen, welche
unmittelbar in die Auslaßöffnung 56 austritt und durch den Arm 60 sowie die Verengung
78 llindurchtritt, Die in die Öffnungen 58, 64 und 66 austretende Flüssigkeit gelangt
in die Druckkammer 28 und wird aus derselben durch das Strömungssteuerventil 94
abgeleitet. Für die bei hoher Geschwindigkeit arbeitende Druckflüssigkeit sind somit
abgekürzte Wege verfügbar genmacht, wodurch die Leistungsfähigkeit der Pumpe eine
Verbesserung erfährt, Die beschriebene Leitungsanordnung sieht paarweise und axial
gegenüberliegende Auslaßöffuungen vor, welche jeden Auslaßbereich überdecken. Alle
Auslaßöffnungen besitzen eine selbständige Verbindung mit der Druckkammer 28 und
eine gemeinsame Verbindung mit der Verengung 78, welche das Durchfluß-Steuerventil
beherrscht. Auf diese Weise wird die Förderleistung der Arbeitskammern verbessert,
und der Gegendruck an den äußeren Enden der Flügel wird verringert, wodurch eine
bei hoher Geschwindigkeit auftretende Trennung zwischen den Flügeln und dem Stator
vermieden ist.