DE19909963B4

DE19909963B4 - Verdrängerpumpe

Info

Publication number: DE19909963B4
Application number: DE1999109963
Authority: DE
Inventors: Reiner Mayer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-03-06
Filing date: 1999-03-06
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2019-03-07
Also published as: DE19909963A1; JP2000265965A

Abstract

Verdrängerpumpe, insbesondere Flügel- oder Rollenzellenpumpe, mit folgenden Merkmalen:
– ein Druckraum (10A) der Pumpe steht über eine Bohrung (13), in welcher ein Regelkolben (17) gegen die Kraft einer Feder (16) verschiebbar ist, und über einen im Bereich der Bohrung (13) im wesentlichen parallel zu dieser angeordneten Umgehungskanal (18) ständig mit einem Federraum (15) des Regelkolbens (17) und mit einem Auslaßkanal (14) in Verbindung;
– ein Stromregelventil (11) mit einem durch die Kraft einer Feder belasteten Kolben (11A) ist zur Regelung eines Nutzstromes angeordnet;
– der Regelkolben (17) steuert die offene Querschnittsfläche eines den Federraum (15) mit dem Auslaßkanal (14) verbindenden Drosselkanals (12) in Abhängigkeit von dem Förderstrom der Verdrängerpumpe,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Drosselkanal (12) und dem Auslaßkanal (14) ein zweiter Umgehungskanal (20) angeordnet ist, der den Förderstrom der Pumpe zunächst von dem Auslaßkanal (14) wegleitet und erst nach einer Drosselstrecke (22) in Richtung auf...

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe, insbesondere eine Flügel- oder Rollenzellenpumpe, die einen Druckraum aufweist, der über eine Bohrung, in welcher ein Regelkolben gegen die Kraft einer Feder verschiebbar ist, mit einem an einen Auslaß angeschlossenen Druckkanal in Verbindung steht. Der Regelkolben steuert den Auslaßquerschnitt eines Drosselkanals in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl bzw. vom Förderstrom. In einer Gehäusebohrung ist außerdem ein Stromregelventil mit einem durch die Kraft einer Feder belasteten Regelkolben vorhanden.

Eine derartige Verdrängerpumpe ist aus der DE-A1-44 33 598 bekannt. Mit dieser Verdrängerpumpe wird eine Förderstromkennlinie mit einem unstetigen Verlauf erreicht. Bei dieser bekannten Pumpe fliesst ein Teil des in einem Druckraum zusammengeführten Förderstromes durch einen Umgehungskanal und eine Drosselbohrung zu einem Auslaßkanal.

Bei der bekannten Verdrängerpumpe können bei einem Start bei niedrigen Temperaturen sogenannte Kaltstartgeräusche auftreten. Ursache dafür ist, daß die Drosselbohrung relativ kurz ist und deshalb nur wenig viskositätsabhängig ist. Somit wird bei einem Kaltstart nahezu die gleiche Fördermenge zu einem Verbraucher gefördert wie im „normalen" Betriebszustand bei erwärmtem Druckmittel. Da die Pumpe die gleiche Menge, die abfließt, wieder nachsaugen muß, entsteht ein hoher Unterdruck. Die Saugräume der Pumpe werden nur unzureichend gefüllt. Dies bewirkt eine starke Druckpulsation mit damit verbundenen Kaltstartgeräuschen.

Bei einer aus der EP-B1-0 220 187 bekannten anderen Pumpe ist zur Vermeidung von Anlaufgeräuschen bei einem Kaltstart ein Drosseleinsatz mit einer Blende und mit einer der Blende nachgeschalteten Meßdrossel vorgesehen. Diese beiden Teile liegen im Hauptstrom der Pumpe zu dem Verbraucher im Bereich des Stromregelventils. Die Meßdrossel ist als Bohrung in dem Drosseleinsatz ausgebildet, deren Durchströmquerschnitt etwa gleich groß ist wie der Querschnitt der Blende und deren Länge groß ist gegenüber der Länge der Blende und gegenüber dem Durchmesser der Bohrung.

Bei einer gattungsgemäßen Pumpe ist es nicht möglich, eine Blende mit einer nachgeschalteten Meßdrossel einzubauen, da dort kein ausreichender Bauraum vorhanden ist. Außerdem entstehen durch den Einbau einer in einem Drosseleinsatz angeordneten Bohrung relativ hohe Kosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Verdrängerpumpe dahingehend zu verbessern, daß Anlaufgeräusche bei einem Kaltstart weitgehend vermieden werden. Diese Aufgabe soll mit möglichst geringem Bauaufwand und geringen Kosten verwirklicht werden. Außerdem soll der Bauraum der Pumpe nicht vergrößert werden.

Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Verdrängerpumpe gelöst. Dazu ist zwischen dem Drosselkanal und dem Auslaßkanal ein zweiter Umgehungskanal angeordnet, der den Förderstrom der Pumpe zunächst von dem Auslaßkanal wegleitet und erst nach einer Drosselstrecke in Richtung auf den Auslaßkanal führt.

Durch diese Anordnung wird auf einfache Art der gleiche Effekt erreicht, wie durch den Einbau des kostspieligen Drosseleinsatzes bei der EP-B1-0 220 187, der einen relativ großen Bauraum beansprucht.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Besonders günstig ist es, wenn der zweite Umgehungskanal einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.

Das Kaltstartverhalten wird günstig beeinflußt, wenn das Verhältnis der durch die Länge und den Querschnitt des zweiten Umgehungskanals bestimmten, von dem zu dem Verbraucher geförderten Ölstrom benetzten Oberfläche zu der Querschnittsfläche des Drosselkanals größer ist als etwa 13:1.

Die Pumpe läßt sich besonders kostengünstig herstellen, wenn der zweite Umgehungskanal in einem Gehäuseteil der Pumpe eingegossen ist, in dem der Regelkolben und das Stromregelventil angeordnet sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der zweite Umgehungskanal wenigstens im Bereich seiner Drosselstrecke zu der Stirnfläche des Gehäuseteils hin offen ausgebildet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine Verdrängerpumpe;
2 einen Teilquerschnitt nach der Linie II-II in 1;
3 einen Teilschnitt nach der Linie III-III der 1 in vergrößertem Maßstab;
Die Erfindung wird anhand des Beispieles einer Flügelzellenpumpe beschrieben. Mit gleicher Wirkung kann die Erfindung jedoch auch bei anderen Verdrängerpumpen, beispielsweise bei Rollenzellenpumpen, angewendet werden. Die Flügelzellenpumpe dient zum Fördern von Drucköl aus einem nicht dargestellten Behälter zu einem nicht dargestellten Verbraucher, beispielsweise einer Hilfskraftlenkung.
In einem Gehäuse 1 ist ein Pumpenpaket 2 eingesetzt, das aus einem Rotor 3, einem Kurvenring 4 und mehreren Arbeitsschiebern 5 besteht. Der Rotor 3 ist über eine Antriebswelle 6 in einem Lagergehäuse 7 gelagert.
Zwischen den Arbeitsschiebern 5 und dem Kurvenring 4 sind nicht dargestellte Arbeitskammern in der Form von Verdrängerzellen gebildet, die an ihren beiden axialen Seiten von zwei Steuerplatten 8 und 9 begrenzt sind. In den Steuerplatten 8 und 9 sind in bekannter Weise Drucköffnungen 10 und nicht dargestellte Saugöffnungen vorgesehen. Die Drucköffnungen 10 stehen in Verbindung mit einem Druckraum 10A.
Ein Bypass-Stromregelventil 11 mit einem durch eine Feder belasteten Kolben 11A für die Regelung des zu einem Druckanschluß geführten Drucköls ist in bekannter Weise in dem Lagergehäuse 7 angeordnet. Die Ausbildung des Stromregelventils 11 und eines außerdem noch vorhandenen, nicht sichtbaren Druckbegrenzungsventils ist allgemein bekannt, beispielsweise aus der US-A-5 098 259 und wird daher nicht näher beschrieben. Ebenso sind die Saug- und Druckkanäle, die die Arbeitskammern mit einem Sauganschluß, dem Stromregelventil 11 und dem Druckbegrenzungsventil verbinden, in dem Lagergehäuse 7 angeordnet. Auch diese Kanäle sind allgemein bekannt und werden deshalb nicht näher beschrieben. Eine Blende des Bypass-Stromregelventils 11 ist in dem Lagergehäuse 7 in der Form eines Drosselkanals 12 angeordnet.
Der Drosselkanal 12 erstreckt sich von einer Bohrung 13, die in dem Lagergehäuse im wesentlichen parallel zu der Achse der Antriebswelle 6 angeordnet ist, zu einem Auslaßkanal 14. Die genaue Verbindung zwischen dem Drosselkanal 12 und dem Auslaßkanal 14 wird weiter unten näher beschrieben. Die Öffnung des Drosselkanals 12 mündet in der Bohrung 13 in einen Federraum 15, der eine Feder 16 enthält. Die Feder 16 stützt sich einerseits an dem Ende der Bohrung 13 in dem Lagergehäuse 7 und andererseits an einem Regelkolben 17 ab, der in der Bohrung 13 verschiebbar geführt ist. Die Drucköffnungen 10 stehen über einen Umgehungskanal 18 ständig mit dem Federraum 15 und damit mit der Öffnung des Drosselkanals 12 in Verbindung. Der Umgehungskanal 18 ist, wie aus dem Querschnitt der 2 ersichtlich, im wesentlichen T-förmig ausgebildet und zweckmäßigerweise in dem Lagergehäuse 7 eingegossen. Der Umge hungskanal 18 ist zu der Bohrung 13 hin offen. Der Regelkolben 17 ist gegen die Kraft der Feder 16 verschiebbar. In jeder Stellung des Regelkolbens 17 bleibt über den Umgehungskanal 18 eine Verbindung von den Drucköffnungen 10 zu dem Federraum 15 erhalten.
An seinem, dem Federraum 15 zugewandten Ende besitzt der Regelkolben 17 eine Steuerkante 19, die durch die Verschneidung zwischen der dem Federraum 15 zugewandten Stirnfläche des Regelkolbens 17 und seiner zylindrischen Umfangsfläche gebildet ist. Die Steuerkante 19 wirkt mit der Öffnung des Drosselkanals 12 derart zusammen, daß bei einer Verschiebung des Regelkolbens 17 in Richtung auf den Federraum 15 die offene Querschnittsfläche des Drosselkanals 12 verkleinert wird. Die Steuerkante 19 kann als scharfe Kante, als Stufe oder als Fase ausgebildet sein. Durch eine derartige Ausgestaltung der Steuerkante 19 kann der Drosselvorgang beeinflußt werden.
Im folgenden wird die Verbindung zwischen dem Dros- selkanal 12 und dem Auslaßkanal 14 näher beschrieben. Der Drosselkanal 12 mündet an seinem von Bohrung 13 abgewandten Ende in einen zweiten Umgehungskanal 20. Der zweite Umgehungskanal 20 setzt sich aus mehreren Teilen zusammen. Zunächst schließt sich an den Drosselkanal 12 ein Abschnitt 21 des zweiten Umgehungskanals 20 an, der den Förderstrom der Pumpe von dem Auslaßkanal 14 wegleitet. Daran schließt sich ein Abschnitt des zweiten Umgehungskanals 20 an, der eine Drosselstrecke 22 bildet. Die Drosselstrecke 22 ist zu einer Stirnfläche 23 des Lagergehäuses 7 hin offen. Ebenso ist der Abschnitt 21 des zweiten Umgehungska nals 20 sowie ein weiterer Abschnitt 24 des zweiten Umgehungskanals 20 zu der Stirnfläche 23 des Lagergehäuses 7 hin offen. Dieser weitere Abschnitt 24 ist in seiner Durchströmrichtung entgegengesetzt zu dem ersten Abschnitt 21 des zweiten Umgehungskanals 20 angeordnet. Der Abschnitt 24 mündet an seinem der Stirnfläche 23 des Lagergehäuses 7 abgewandten Ende in den Auslaßkanal 14.
Der zweite Umgehungskanal 20 weist einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Durch seine Öffnung zu der Stirnfläche 23 des Lagergehäuses 7 kann der ganze zweite Umgehungskanal 20 leicht in dem Lagergehäuse 7 eingegossen werden.
Um eine gute Wirkung im Hinblick auf das Kaltstartverhalten der Pumpe zu erhalten, wird das Verhältnis der durch die Länge und den Querschnitt des zweiten Umgehungskanals 20 bestimmten, von dem zu dem Verbraucher geförderten Ölstrom benetzten Oberfläche zu der Querschnittsfläche des Drosselkanals (12) größer gewählt als etwa 13:1
Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung des zweiten Umgehungskanals 20 wird eine sehr gute Viskositätsabhängigkeit der Pumpe erreicht, was zu einem guten Kaltstartverhalten führt.

1: Gehäuse
2: Pumpenpaket
3: Rotor
4: Kurvenring
5: Arbeitsschieber
6: Antriebswelle
7: Lagergehäuse
8: Steuerplatte
9: Steuerplatte
10: Drucköffnung
10A: Druckraum
11: Bypass-Stromregelventil
11A: Kolben
12: Drosselkanal
13: Bohrung
14: Auslaßkanal
15: Federraum
16: Feder
17: Regelkolben
18: Umgehungskanal
19: Steuerkante
20: zweiter Umgehungskanal
21: Abschnitt von 20
22: Drosselstrecke
23: Stirnfläche
24: Abschnitt von 20

Claims

Verdrängerpumpe, insbesondere Flügel- oder Rollenzellenpumpe, mit folgenden Merkmalen: – ein Druckraum (10A) der Pumpe steht über eine Bohrung (13), in welcher ein Regelkolben (17) gegen die Kraft einer Feder (16) verschiebbar ist, und über einen im Bereich der Bohrung (13) im wesentlichen parallel zu dieser angeordneten Umgehungskanal (18) ständig mit einem Federraum (15) des Regelkolbens (17) und mit einem Auslaßkanal (14) in Verbindung; – ein Stromregelventil (11) mit einem durch die Kraft einer Feder belasteten Kolben (11A) ist zur Regelung eines Nutzstromes angeordnet; – der Regelkolben (17) steuert die offene Querschnittsfläche eines den Federraum (15) mit dem Auslaßkanal (14) verbindenden Drosselkanals (12) in Abhängigkeit von dem Förderstrom der Verdrängerpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Drosselkanal (12) und dem Auslaßkanal (14) ein zweiter Umgehungskanal (20) angeordnet ist, der den Förderstrom der Pumpe zunächst von dem Auslaßkanal (14) wegleitet und erst nach einer Drosselstrecke (22) in Richtung auf den Auslaßkanal (14) führt.
Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Umgehungskanal (20) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Umgehungskanal (20) aus einem ersten Abschnitt (21), einer Drosselstrecke (22) und einem zweiten Abschnitt (24) besteht, wobei der erste Abschnitt (21) von dem Auslaßka- nal (14) wegführt, der zweite Abschnitt (24) zu dem Auslaßkanal (14) hinführt und die Drosselstrecke (22) die beiden Abschnitte (21, 24) mit einander verbindet.
Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der durch die Länge und den Querschnitt des zweiten Umgehungskanals (20) bestimmten, von dem zu dem Verbraucher geförderten Ölstrom benetzten Oberfläche zu der Querschnittsfläche des Drosselkanals (12) größer ist als etwa 13:1.
Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Umgehungskanal (20) in einem Gehäuseteil (Lagergehäuse 7) der Pumpe eingegossen ist, in dem der Regelkolben (17) und das Stromregelventil (11) angeordnet sind.
Verdrängerpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Umgehungskanal (20) wenigstens im Bereich seiner Drosselstrecke (22) zu der Stirnfläche (23) des Gehäuseteils hin offen ausgebildet ist.