DE19915555A1 - Verdrängerpumpe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe mit einem Stromregelventil (19) und einem Druckbegrenzungsventil (DBV) (21). Das DBV (21) enthält einen durch die Kraft einer Feder (22) belasteten Schließkörper (23), der gegen eine Dichtkante (24) abdichtet. Die Dichtkante (24) begrenzt eine Dichtfläche. Dem Schließkörper (23) ist in Strömungsrichtung eine Abströmöffnung nachgeschaltet, deren Querschnitt durch ein Steuerkantenpaar nach einem bestimmten Weg des Schließkörpers (23) aufsteuerbar ist. Nach dem Abheben des Schließkörpers (23) von seiner Dichtkante (24) wird eine Druckfläche von dem Druck des Nutzstromes beaufschlagt, die größer ist als die Dichtfläche, wobei die Druckfläche durch eine Steuerkante des Steuerkantenpaares begrenzt wird und wobei die Druckfläche auf ihrer einen Seite von dem Druck des Nutzstromes und auf ihrer anderen Seite durch die Kraft der Feder (22) beaufschlagt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe, in deren Gehäuse ein Stromregelventil angeordnet ist, welches den Förderstrom in einen geregelten Nutzstrom und einen Abre­ gelstrom aufteilt. Zur Begrenzung des Druckes des Nutzstro­ mes auf einen bestimmten Wert ist ein Druckbegrenzungsven­ til (DBV) angeordnet. Das DBV enthält einen durch die Kraft einer Feder belasteten Schließkörper, der gegen eine Dicht­ kante abdichtet. Die Dichtkante begrenzt eine Dichtfläche.

Eine derartige Verdrängerpumpe mit einem DBV ist aus der DE-A1-41 12 868 bekannt. In dieser Pumpe ist das DBV in dem Kolben des Stromregelventils integriert. An den Schließkörper des DBV schließt sich ein Bund an, an dem eine Staudrossel ausgebildet ist. Die Staudrossel kann als Ringdrossel oder als Axialnut ausgebildet sein.

Der Druck, der sich nach dem Öffnen des DBV an dem Auslaß der Pumpe einstellt, hängt stark ab von dem Ölstrom durch das DBV und von der Größe der Staudrossel. Bei einem kleinen Ölstrom durch das DBV reicht der Staudruck vor der Staudrossel nicht aus, um die Kraft der Schließfeder zu überwinden. Der Schließkörper bleibt damit im Bereich des Dichtsitzes und erzeugt einen zusätzlichen Druckabfall. Mit zunehmendem Ölstrom durch das DBV sinkt deshalb zunächst der sich an dem Auslaß einstellende Druck. Wenn der Ölstrom durch das DBV gerade ausreicht, um die Regelfeder zu über­ winden, nimmt der sich einstellende Druck seinen Minimal­ wert ein. Bei noch größerem Ölstrom entsteht an der Stau­ drossel und damit auch an dem Auslaß ein zunehmender Druck.

Die Größe des Ölstroms durch das DBV hängt von ver­ schiedenen Faktoren ab, wie Stellung des Stromregelkolbens, Kraft der Feder, Größe der Staudrossel, Druck im Auslaß. Der Querschnitt der Staudrossel muß sehr klein gewählt wer­ den. Deshalb gehen Fertigungstoleranzen sehr stark in die tatsächliche Drosselwirkung ein. Trotz einer sehr hohen Fertigungsgenauigkeit wird der Druck wegen verbleibender Toleranzen innerhalb einer Serie in unerwünschtem Maße schwanken.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Verdrängerpumpe ohne erhöhte Anforderung an die Fertigungsgenauigkeit derart zu verbessern, daß eine Leistungsaufnahme in gleichbleibendem Maße reduziert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekenn­ zeichnete Verdrängerpumpe gelöst. Die Lösung erfolgt da­ durch, daß dem Schließkörper in Strömungsrichtung eine Ab­ strömöffnung nachgeschaltet ist, deren Querschnitt durch ein Steuerkantenpaar nach einem bestimmtem Weg des Schließ­ körpers aufsteuerbar ist. Nach dem Abheben des Schließkör­ pers von seinem Dichtsitz wird eine Druckfläche von dem Druck des Nutzstromes beaufschlagt, die größer ist als die Dichtfläche. Dabei wird die Druckfläche durch eine Steuer­ kante des Steuerkantenpaares begrenzt und die Druckfläche auf ihrer einen Seite von dem Druck des Nutzstromes und auf ihrer anderen Seite durch die Kraft der Feder beaufschlagt.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Er­ findung sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei wird das Steuerkantenpaar in einem ersten Ausführungsbeispiel durch eine Stirnkante eines in einer Zylinderbohrung gegen die Kraft einer Feder verschiebbaren Kolbens und durch eine die Zylinderbohrung schneidende Bohrung gebildet. Die Achse des Kolbens fluchtet im wesentlichen mit der Achse der Be­ wegungsrichtung des Schließkörpers. In einem zweiten Aus­ führungsbeispiel ist das Steuerkantenpaar zwischen einer Außenumfangslinie des Schließkörpers und der Endkante einer Bohrung gebildet, in der der Schließkörper geführt ist. Zweckmäßig ist es hierbei, wenn der Schließkörper in der Bohrung dichtend geführt ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläu­ tert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Flügelzellen­ pumpe mit einem Stromregelventil,

Fig. 2 ein vorgesteuertes Stromregelventil mit ei­ nem Druckbegrenzungsventil in einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt und

Fig. 3 ein Druckbegrenzungsventil in einem weiteren Ausführungsbeispiel in einem Teilschnitt.

Die Erfindung wird anhand einer Flügelzellenpumpe prinzipiell beschreiben. Die Erfindung kann jedoch mit gleicher Wirkung auch in anderen Verdrängerpumpen, bei­ spielsweise in Rollenzellenpumpen, verwirklicht werden. Die Flügelzellenpumpe nach Fig. 1 entspricht in ihrem grund­ sätzlichen Aufbau einer bekannten doppelhubigen Bauart, so daß sich die Beschreibung auf die wesentlichen Teile be­ schränkt. Die Pumpe trägt auf einer Antriebswelle 1 einen Rotor 2, in welchem radial gleitende Flügel 3 geführt sind. Die Flügel 3 liegen mit ihrer schmalen Außenfläche in einem Kurvenring 4 dichtend an. Der Rotor 2 liegt zwischen einer vorderen Stirnplatte 5 und einer hinteren Druckplatte 6. Hinter der Druckplatte 6 befindet sich ein Druckraum 7, der über Drucköffnungen 8 und 10 mit den zwischen dem Rotor 2, dem Kurvenring 4 und den Flügeln 3 gebildeten Förderräumen in Verbindung steht. Das Druckmittel fließt den saugseiti­ gen Förderräumen von einem nicht gezeichneten Tank über eine Zulaufbohrung 12, einen Überströmkanal 13 und zwei Ringkammern 11 zu. In der Druckplatte 6 befinden sich teil­ ringförmige Kanäle 14, die in bekannter Weise mit Unterflü­ gelräumen 15 verbunden sind. Der Druck in diesen Unterflü­ gelräumen 15 dient zum Andrücken der Flügel 3 an den Kur­ venring 4.

In einer an den Druckraum 7 anschließenden Gehäuseboh­ rung 16 befindet sich ein durch eine Feder 17 belasteter Stromregelkolben 18 eines Stromregelventils 19. Dieser weist einen vorderen Steuerbund 20 auf, hinter welchem der Überströmkanal 13 von der Gehäusebohrung 16 abzweigt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, enthält der Stromregelkol­ ben 20 ein Druckbegrenzungsventil (DBV) 21, das einen durch eine Feder 22 belasteten Schließkörper 23 in der Form einer Kugel enthält. Der Schließkörper schließt gegen eine Dicht­ kante 24. Ein Federraum 25 steht über eine Drossel 26 mit einem, z. B. an eine Hilfskraftlenkung angeschlossenen Aus­ laß 27 in Verbindung. Der Auslaß 27 ist außerdem noch über eine Drossel 28 und eine Bohrung 30 mit dem Druckraum 7 für den Nutzstrom verbunden. Die Drossel 28 dient zum Erzeugen einer Druckdifferenz, die die Stellung des Stromregelkol­ bens 18 beeinflußt.

Das DBV 21 wird im folgenden anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben. In Fig. 2 befindet sich das DBV 21 als Vor­ steuerventil in dem Stromregelventil 19. Die gegenüber der Fig. 1 geringfügig geänderte Ausführungsform des Stromre­ gelventils 19 wird gewählt, um verschiedene Kanäle günsti­ ger zeigen zu können.

Das von der Flügelzellenpumpe geförderte Druckmittel strömt aus dem Druckraum 7 durch einen Kanal 31 in den Ven­ tilraum 32. Von dort strömt das Druckmittel durch eine Re­ gelblende 33, die der Drossel 28 in Fig. 1 entspricht, zu dem Auslaß 27. Der Auslaß 27 steht über eine Drossel 34 und Bohrungen 35 mit dem Federraum 25 in Verbindung. An der Regelblende 33 entsteht durch den Ölstrom ein Druckgefälle das auf den Stromregelkolben 18 wirkt. Übersteigt die Kraft des Druckgefälles die Kraft der Feder 17, so bewegt sich der Stromregelkolben nach rechts und öffnet den Überström­ kanal 13, der zu der Saugseite der Verdrängerpumpe führt. Der Förderstrom der Verdrängerpumpe verteilt sich dann als Nutzstrom auf den Auslaß 27 und als Abregelstrom auf den Überströmkanal 13.

Das DBV 21 ist in dem Stromregelkolben 18 unterge­ bracht. Die Feder 22 drückt über einen Kolben 36 den Schließkörper 23 auf die Dichtkante 24. Übersteigt der in dem Verbraucher angeregelte Druck, beispielsweise durch Schließen eines Ventils, die Kraft der Feder 22, so öffnet der Schließkörper 23. Damit gelangt Druckmittel in einen zwischen dem Kolben 36 und der Dichtkante 24 liegenden Raum 37. Der Druck wirkt nun auf eine Stirnfläche 38 des Kolbens 36. Hierbei ist es wesentlich, daß die Stirnflä­ che 38, die als eine von dem Druck des Nutzstromes beau­ schlagte Druckfläche wirkt, größer ist als die Dichtfläche, die durch die Dichtkante 24 umgrenzt ist. Die Stirnflä­ che 38 ist durch eine Stirnkante 39 begrenzt, die eine Steuerkante bildet.

Der in dem Raum 37 herrschende Druck wirkt nun auf die Stirnfläche 38 des Stromregelkolbens 18 und verschiebt die­ sen nach links. Dadurch reduziert sich der Druck in dem Raum 37 und damit auch in dem Federraum 25 im Verhältnis der Flächen der Stirnfläche 38 zu der Dichtfläche der Dichtkante 24. (Die Feder 22 kann gegen die Stirnfläche 38 nur noch diesen reduzierten Druck halten.)

Der Stromregelkolben 18 wird nun nach rechts gescho­ ben, so daß der Überströmkanal 13 weiter geöffnet wird. Diese Verschiebung des Stromregelkolbens 18 erfolgt so lan­ ge, bis im Auslaß 27 ein entsprechend reduzierter Druck herrscht. Der Kolben 36 wird soweit nach links verschoben, bis durch die als Steuerkante wirkende Stirnkante 39 des Kolbens 36 eine Bohrung 40 geöffnet wird, die eine zweite Steuerkante eines Steuerkantenpaares bildet. Das Druckmit­ tel aus dem Raum 37 strömt nun durch die Bohrung 40 eben­ falls zu dem Überströmkanal 13. Die Bohrung 40 ist relativ groß, so daß durch das durchströmende Druckmittel kein nen­ nenswertes zusätzliches Druckgefälle über dem Stromregel­ kolben 18 entsteht.

Der Druck bleibt so lange auf dem reduzierten Niveau, bis durch den Verbraucher der Druck in dem Auslaß 27 unter den reduzierten Druck sinkt. Dann schiebt die Feder 22 den Kolben 36 und damit den Schließkörper 23, der immer an der Stirnfläche 38 des Kolbens 36 anliegt, nach rechts. Diese Bewegung erfolgt so lange, bis der Schließkörper 23 an der Dichtkante 24 dichtend anliegt. Damit ist die Ausgangsstel­ lung wieder erreicht.

Die Bohrung 40 bildet eine Abströmöffnung, die dem Schließkörper 23 in Strömungsrichtung nachgeschaltet ist. Der Querschnitt der Abströmöffnung wird durch das durch die Stirnkante 39 und die Bohrung 40 gebildete Steuerkantenpaar nach einem bestimmten Weg des Schließkörpers 23 geöffnet. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist das DBV 21 außerhalb des Stromregelkolbens 18 untergebracht. Auch in diesem Fall ist der Schließkörper 23 als Kugel ausgeführt. Diese Kugel ist in einer Bohrung 41, die sich an die Dicht­ kante 24 anschließt, wenigstens annähernd dichtend geführt. Der Schließkörper 23 bildet mit seiner Außenumfangslinie 42 die wirksame Druckfläche, die größer ist als die Dichtflä­ che der Dichtkante 24. Außerdem stellt die Außenumfangsli­ nie 42 die eine Steuerkante des Steuerkantenpaares dar, durch die nach einem bestimmten Weg des Schließkörpers 23 eine Abströmöffnung aufgesteuert wird. Die zweite Steuer­ kante dieses Steuerkantenpaares wird gebildet durch die Endkante 43 der Bohrung 41. Das Steuerkantenpaar öffnet eine Abströmöffnung, die über eine Bohrung 44 in Verbindung steht mit dem Überströmkanal 13. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel steht eine Bohrung 46, die stromaufwärts an die Dichtkante 24 angeschlossen ist, mit dem Federraum 25 in Verbindung. Die Feder 22 drückt bei diesem Ausführungsbei­ spiel über einen Federführungsbolzen 45 auf den Schließ­ körper 23. Die Feder 22 kann jedoch auch direkt auf den Schließkörper 23 wirken.

Bezugszeichen

1

Antriebswelle

2

Rotor

3

Flügel

4

Kurvenring

5

Stirnplatte

6

Druckplatte

7

Druckraum

8

Drucköffnung

9

-

10

Drucköffnung

11

Ringkammern

12

Zulaufbohrung

13

Überströmkanal

14

teilringförmige Kanäle

15

Unterflügelräume

16

Gehäusebohrung

17

Feder

18

Stromregelkolben

19

Stromregelventil

20

Steuerbund

21

Druckbegrenzungsventil

22

Feder

23

Schließkörper

24

Dichtkante

25

Federraum

26

Drossel

27

Auslaß

28

Drossel

29

-

30

Bohrung

31

Kanal

32

Ventilraum

33

Regelblende

34

Drossel

35

Bohrungen

36

Kolben

37

Raum

38

Stirnfläche

39

Stirnkante

40

Bohrung

41

Bohrung

42

Außenumfangslinie

43

Endkante

44

Bohrung

45

Federführungsbolzen

46

Bohrung

Claims (4)

1. Verdrängerpumpe mit folgenden Merkmalen:

• - In einem Gehäuse ist ein Stromregelventil (19) ange­ ordnet, welches den Förderstrom in einen, für einen Verbraucher bestimmten, geregelten Nutzstrom und einen Abregelstrom aufteilt;
• - zur Begrenzung des Druckes des Nutzstromes auf einen bestimmten Wert ist ein Druckbegrenzungsventil (21) angeordnet;
• - das Druckbegrenzungsventil (21) enthält einen durch die Kraft einer Feder (22) belasteten Schließkörper (23), der gegen eine Dichtkante (24) abdichtet;
• - die Dichtkante (24) begrenzt eine Dichtfläche,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß dem Schließkörper (23) in Strömungsrichtung eine Abströmöffnung nachgeschaltet ist, deren Querschnitt durch ein Steuerkantenpaar nach einem bestimmtem Weg des Schließkörpers (23) aufsteuerbar ist,
• - daß nach dem Abheben des Schließkörpers (23) von sei­ ner Dichtkante (24) eine Druckfläche von dem Druck des Nutzstromes beaufschlagt ist, die größer ist als die Dichtfläche, wobei die Druckfläche durch eine Steuer­ kante des Steuerkantenpaares begrenzt wird und wobei die Druckfläche auf ihrer einen Seite von dem Druck des Nutzstromes und auf ihrer anderen Seite durch die Kraft der Feder (22) beaufschlagt wird.

2. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Steuerkantenpaar durch eine Stirnkante (39) eines in einer Zylinderbohrung gegen die Kraft einer Feder verschiebbaren Kolbens (36) und durch eine die Zylinderbohrung schneidende Bohrung (40) gebildet ist, wobei die Achse des Kolbens (36) mit der Achse der Bewegungsrichtung des Schließkörpers (23) im wesentlichen fluchtet.

3. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Steuerkantenpaar zwi­ schen einer Außenumfangslinie (42) des Schließkörpers (23) und der Endkante (43) einer Bohrung (41) gebildet ist, in der der Schließkörper (23) geführt ist.

4. Verdrängerpumpe nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schließkörper (23) in der Bohrung (41) dichtend geführt ist.