DE19917593C2 - Hydraulische Verdrängermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Verdrängerma­ schine, insbesondere eine Zahnradmaschine gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 und ein für die Ansteuerung ei­ ner derartigen Zahnradmaschine vorgesehenes Regelventil.

Zahnradmaschinen, beispielsweise Zahnradpumpen werden vor allem in der Mobilhydraulik eingesetzt, da sie einen vergleichsweise einfachen Aufbau aufweisen und bei geringem Gewicht relativ hohe Drücke erlauben. Ein weiterer Vorteil der Zahnradmaschinen liegt darin, daß diese in einem ver­ gleichsweise großen Drehzahl- Temperatur- und Viskositäts­ bereich einsetzbar sind.

In der EP 0 445 529 B1 ist eine Zahnradpumpe beschrie­ ben, bei der zwei Zahnräder in einem Gehäuse drehbar gela­ gert sind. Die Verdrängerkammern werden durch die miteinan­ der kämmenden Zahnflanken, die Gehäuseinnenwandung und ei­ ner Axial- oder Druckplatte begrenzt. Letztere wird rück­ seitig von Druckmittel beaufschlagt, so daß diese dichtend in Anlage an den Zahnradstirnflächen gehalten wird. Der auf die Rückseite der Druckplatte wirkende Druck kann über eine Regeleinrichtung eingestellt werden, bei der eine durch ein Wegeventil gebildete Meßblende und eine 3-Wege-Druckwaage zusammenwirken. Dieses wird im Sinne einer Erhöhung des rückseitigen Drucks von dem Druck stromabwärts der Meßblen­ de und einer Druckfeder und im Sinne einer Verringerung des rückseitigen Drucks von dem Druck stromaufwärts der Meß­ blende beaufschlagt. Die Druckwaage verbindet dazu einen mit einem Druckraum auf der Rückseite der Druckplatte ver­ bundenen Steueranschluß mit dem Druckausgang der Pumpe oder mit dem Tank, wodurch der Dichtspalt zwischen Druckplatte und den Zahnradstirnflächen verkleinert bzw. vergrößert wird. Bei vergrößertem Dichtspalt kann das Druckmittel di­ rekt von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite abströmen, so daß der volumetrische Wirkungsgrad der Zahnradmaschine verringerbar und somit beispielsweise die Fördermenge einer Zahnradpumpe in Abhängigkeit von der Spaltweite einstellbar ist. D. h., durch Beeinflussung des auf die Druckplatte wirkenden Druckmitteldruckes kann eine exakte Förderstrom­ regelung erfolgen.

Problematisch bei diesem Ausführungsbeispiel ist, daß das Pumpengehäuse vergleichsweise komplex ausgeführt werden muß, da Raum für das verbraucherseitige Wegeventil und die Druckwaage vorgesehen werden müssen. Desweiteren muß eine eigenes Druckbegrenzungsventil vorgesehen werden, um den Maximaldruck zu begrenzen.

In der US 4 014 630 ist eine Pumpenanordnung darge­ stellt, bei der eine Dichtplatte über eine Feder in eine Anlageposition an die Förderelemente gedrückt ist. Der Fe­ derraum ist über eine Drosselbohrung mit dem Verdrängerraum der Pumpenanordnung verbunden, so daß die Druckplatte auch hydraulisch in ihre Dichtposition vorgespannt ist. Der auf die Druckplatte wirkende Druck kann wiederum über eine Re­ geleinrichtung beeinflußt werden, über die das Druckmittel in einen Tank ableitbar ist. Nachteilig bei dieser Kon­ struktion ist, daß stets Druckmittel durch die Drosselboh­ rung aus den Verdrängerkammern abgezogen wird, so daß der volumetrische Wirkungsgrad verringert ist. Desweiteren kann sich die Durchgangsbohrung der Druckplatte leicht zusetzen, so daß eine entsprechende Wartung der Pumpenanordnung er­ forderlich ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Verdrängermaschine, insbesondere eine hy­ draulische Zahnradmaschine zu schaffen, bei der mit minima­ lem vorrichtungstechnischen Aufwand eine hinreichend genaue Förderstromregelung durchführbar ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein für eine derartige Verdrängermaschine geeignetes Regelventil zu schaffen.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Verdrängermaschine durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Regelventils durch die Merkmale des Patentanspruchs 14 gelöst.

Die erfindungsgemäße Verdrängermaschine wird vorzugs­ weise als Zahnradmaschine ausgeführt, wobei die stirnsei­ tige Abdichtung des Verdrängerraumes durch eine Druckplatte erfolgt, deren Rückseite über ein Regelventil mit einem Steuerdruck beaufschlagt ist. Das Regelventil hat einen Kolben, über den der Volumenstrom zum Verbraucher abregel­ bar und ein mit der Druckplatte hydraulisch verbundener Steueranschluß mit einem Druckanschluß oder einem Rück­ laufanschluß verbindbar ist, so daß der Druck auf die Rück­ seite der Druckplatte erhöhbar bzw. absenkbar ist. Der Kol­ ben ist als Hohlkolben ausgebildet, wobei die Durchgangs­ bohrung als Meßblende wirkt, so daß die eine Stirnseite des Kolbens durch den Druck stromabwärts der Meßblende und die andere Stirnseite des Kolbens durch den Druck stromaufwärts der Meßblende beaufschlagt ist.

Dieses Regelventil zeichnet sich durch einen äußerst kompakten Aufbau aus, so daß das Gehäuse der Verdrängerma­ schine sehr einfach ausgebildet werden kann.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel er­ folgt das Zu- bzw. Aufsteuern des Steueranschlusses und des Rücklaufanschlusses des Regelventils über zwei im Axialab­ stand zueinander angeordnete Steuerkanten des Kolbens, so daß der Kolben mit ansteigendem Volumenstrom in eine Regel­ position bringbar ist, in der über die Steuerkanten der Steueranschluß mit dem Druckanschluß oder mit dem Rück­ laufanschluß verbunden wird.

Der Kolben wird vorteilhafterweise mit einer weiteren Steuerkante ausgeführt, über die bei genügend großer Ver­ schiebung aus der Regelposition ein Strömungsabschnitt stromaufwärts der Meßblendenbohrung mit dem Rücklaufan­ schluß verbindbar ist, so daß die Druckplatte entlastet und eine schnelle Anpassung an Förderstromänderungen möglich ist.

Der fertigungstechnische Aufwand zur Herstellung des Kolbens ist besonders einfach, wenn die Meßblende durch ei­ nen Abschnitt einer Durchgangsbohrung des Kolbens ausgebil­ det wird.

Zur Dämpfung von Volumenstrom-/Druckschwankungen kann ein Endabschnitt des Kolbens mit einer Umfangswandung der den Kolben aufnehmenden Axialbohrung einen Dämpfungsspalt ausbilden, durch den Druckmittel bei einer Axialbewegung des Kolbens hindurchtreten muß.

Durch entsprechende Ausgestaltung des Kolbens kann die Rückseite der Druckplatte entweder mit dem Druck stromauf­ wärts oder stromabwärts der Meßblendenbohrung beaufschlagt werden. Im erstgenannten Fall wird das Druckmittel über ei­ ne stromaufwärts des Drosselquerschnittes der Meßblenden­ bohrung mündende Radialbohrung zum Steueranschluß geführt, während im letztgenannten Fall das Druckmittel erst nach dem Durchströmen der Meßblendenbohrung durch den Federraum zum Steueranschluß gelangt.

Die Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft bei einer Innenzahnradmaschine einsetzen, bei der ein exzentrisch an­ geordnetes Hohlrad mit einem angetriebenen Ritzel kämmt und die Druckplatte das Hohlrad und das Ritzel zumindest ab­ schnittsweise stirnseitig abdichtet. Bei dieser Konstruk­ tion wird es besonders bevorzugt, wenn das Regelventil ra­ dial außerhalb des Hochdruckbereiches im Gehäuse angeordnet ist. Der Aufbau des Gehäuses ist besonders kompakt, wenn das Regelventil dann in einem tangential verlaufenden Druckkanal angeordnet ist, so daß der Druckanschluß in der Seitenfläche des Gehäuses mündet.

Da bei abgehobener Druckplatte das Druckmittel intern vom Hoch­ druckbereich in den Niederduckbereich zurückgeführt wird, kann die Menge des angesaugten Druckmittels um den Anteil des intern zu­ rückgeführten Druckmittels verringert werden. Diese Verringerung des angesaugten Druckmittels ermöglicht es, den Öffnungsquer­ schnitt der Saugöffnung auf etwa 1/3 des Öffnungsquerschnitts zu verringern, der rein rechnerisch für den maximalen Volumenstrom erforderlich wäre.

Die bei geöffnetem Rücklaufanschluß abströmende Teilmenge des Druckmittels kann intern oder in einen Tank zurückgeführt werden.

Aufgrund der inneren Rückführung des Fördermittelteilstromes bei abgehobener Druckplatte wird von einer erfindungsgemäßen Zahn­ radpumpe nur die benötigte Menge gefördert, so daß Energieverluste minimiert sind. Aufgrund des einfachen Aufbaus mit interner Rückfüh­ rung werden gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik die mechanischen Verluste durch komplizierte Kanalführungen und Schaltelemente wesentlich herabgesetzt. Aufgrund der geringeren Anzahl mechanischer Bauteile ist der Verschleiß gegenüber her­ kömmlichen Pumpen wesentlich verringert, so daß die Standfestigkeit in der Pumpe höchsten Anforderungen entspricht.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Innen­ zahnradpumpe;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen In­ nenzahnradpumpe ohne Gehäusedeckel;

Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht der Innenzahn­ radpumpe aus Fig. 2 (mit Gehäusedeckel);

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Rückansicht der In­ nenzahnradpumpe aus Fig. 2;

Fig. 5 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Regelven­ tils für die Innenzahnradpumpe gemäß Fig. 2 bis 4; und

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Regelventils für eine erfin­ dungsgemäße Verdrängermaschine.

Fig. 1 zeigt ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen hydraulischen Verdrängermaschine, die beispielsweise als Innenzahnradpumpe 1 ausgeführt ist. Durch diese wird Druck­ mittel über eine Saugleitung 2 aus einem Tank T angesaugt, mit Druck beaufschlagt und über eine Druckleitung 4 an ei­ nen Verbraucher, beispielsweise einen Stellzylinder 6 eines CVT-Getriebes (Continuous Variable Transmission) abgegeben.

Die Innenzahnradpumpe ist in einer im folgenden noch näher beschriebenen Bauart ausgeführt, bei der die stirn­ seitige Abdichtung des Verdrängerraumes über eine Druckplatte (siehe Fig. 2 bis 4) erfolgt. Die Druckplatte wird durch eine Feder 26 sowie über ein Druckmittel in Richtung ihrer Dichtposition beaufschlagt, so daß der Dichtspalt durch Einstellung des Druckes an der Druckplat­ tenrückseite einstellbar ist. Die Druckplatte hat praktisch die Funktion des in Fig. 1 mit Bezugszeichen 8 bezeichne­ ten Wegeventils. In Fig. 1 ist auch die Feder 26 einge­ zeichnet, die in der Praxis durch eine ein Druckfeld auf der Rückseite der Druckplatte umgebende Dichtung, die Fe­ derwirkung hat, realisiert ist. Bei hinreichendem Druck an der Druckplattenrückseite (Wegeventil 8 in Sperrstellung) ist der Verdrängerraum stirnseitig abgedichtet, so daß über die Innenzahnradpumpe 1 ein maximaler Volumenstrom geför­ dert ist. Bei Verringerung des Druckes auf die Druckplat­ tenrückseite (Wegeventil 8 in Durchgangsstellung) kann Druckmittel direkt vom Hochdruckbereich in den Niederdruck­ bereich der Innenzahnradpumpe 1 zurückströmen, so daß eine Art Bypasskanal 10 aufgesteuert ist. Die Druckplatte (Wegeventil 8) wird in Abheberichtung (Öffnungsrichtung) vom Hochdruck in den Verdrängerräumen der Innenzahnradpumpe 1 beaufschlagt und in Richtung seiner Anlageposition (Sperrstellung) durch einen von einer Regelventilanordnung 12 eingeregelten Steuerdruck, der in einem rückwärtigen Druckfeld, dessen Fläche größer ist als die Fläche, an der die Druckplatte vorderseitig vom Pumpendruck beaufschlagt ist, ansteht.

Die Regelventilanordnung 12 hat eine Meßblende 14, die wie bei einem Stromregelventil mit einer Druckwaage 16 zu­ sammenwirkt. In ihrer federvorgespannten Grundposition ver­ bindet die Druckwaage 16 die Rückseite der Druckplatte über einen Steuerkanal 18 mit einer stromaufwärts der Meßblende 14 in der Druckleitung 4 mündenden Leitung 20. Die entgegen der Druckfeder der Druckwaage 16 wirkende Stirnfläche ist mit dem Druck in der Leitung 20 beaufschlagt. Die andere Stirnfläche ist neben der Druckfeder noch über eine Steuerleitung 22 mit dem Druck stromabwärts der Meßblende 14 beauf­ schlagt.

Mit ansteigendem Fördervolumenstrom vergrößert sich die Druckdif­ ferenz über der Meßblende 14, so daß die Druckwaage 16 aus der dargestellten Grundposition herausbewegt und der Steuerkanal 18 mit einem Rücklaufkanal 24 verbunden wird, so daß Druckmittel aus dem Steuerkanal 18 zurück in einen Tank T oder intern in den Nie­ derdruckbereich der Innenzahnradpumpe 1 zurückgeführt werden kann (letztere Variante ist nicht dargestellt).

D. h., durch eine vergleichsweise geringe Druckdifferenz über der Meßblende 14 wird die Druckwaage 16 derart angesteuert, daß vom Regelventil am Steueranschluß 28 ein volumenstromabhängig gere­ gelter Druck abgegeben wird, der beispielsweise den Anpreßdruck der Druckplatte 8 bestimmt. Prinzipiell kann dieser Steuerdruck auch für andere Aufgaben verwendet werden.

Bei ansteigendem Volumenstrom kann der Kolben der Druckwaage in eine Position gebracht werden, in der ein Strömungsabschnitt strom­ aufwärts der Meßblende 14 und die Rückseite der Druckplatte 8 mit dem Tank verbunden sind, so daß eine schnelle Förderstromabsen­ kung durchführbar ist.

In den Fig. 2 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Innenzahn­ radpumpe 1 dargestellt, bei dem die vorgenannten Bauelemente, d. h. die Innenzahnradpumpe 1 mit Dichtplatte 8 und die Regelventilan­ ordnung 12 in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind.

Dabei zeigt Fig. 2 eine Vorderansicht, Fig. 3 eine ge­ schnittene Seitenansicht und Fig. 4 eine teilweise geschnittene Rückansicht der Pumpe. Der Grundaufbau der In­ nenzahnradpumpe 1 ist bereits aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der DE 43 22 240 C2 der Anmelderin be­ kannt, so daß im folgenden lediglich auf die wesentlichen Bauelemente eingegangen wird.

Die Innenzahnradpumpe 1 hat ein topfförmiges Gehäuse 30 mit einer exzentrisch angeordneten Aufnahme 32 für ein Hohlrad 34. Dieses kämmt mit einem mittig gelagerten Ritzel 36, das von einer das Gehäuse 30 durchsetzenden Antriebs­ welle 37 angetrieben ist. Aufgrund der exzentrischen Anord­ nung des Hohlrades 34 mit Bezug zum Ritzel 36 läßt sich der durch die Aufnahme 32 begrenzte Raum in einen Niederdruck­ bereich 38 und einen Hochdruckbereich 40 unterteilen.

Den stirnseitigen Abschluß des Hochdruckbereichs 40 bildet eine Druckplatte 42. In diesem Hochdruckbereich 40 tauchen die Zähne des Hohlrades 34 und des Ritzels 36 in­ einander ein, so daß zwischen jeweils zwei Zähnen ein Ver­ drängerraum gebildet ist, der stirnseitig von der Druck­ platte 42 und dem Boden der Aufnahme 38 begrenzt ist.

Im Übergangsbereich zwischen Niederdruckbereich 38 und Hochdruckbereich 40 ist ein nicht dargestelltes Füllstück angeordnet, das über einen Füllstückstift 44 im Gehäuse ab­ gestützt ist. Das Füllstück liegt mit seinen Seitenflächen an den Zähnen des Ritzels 36 und des Hohlrads 34 an, so daß in den Zahnlücken befindliches Druckmittel entlang des Füllstückes in den Zahneingriffsbereich (Hochdruckbereich 40) geführt wird. Die Zuführung des Druckmittels in den Niederdruckbereich 38 erfolgt durch eine Saugöffnung 46 in der Stirnfläche 48 des Gehäuses 30. Das druckbeaufschlagte Druckmittel wird durch eine Drucköffnung 50 in der Stirn­ fläche 48 abgeführt. Wie insbesondere aus Fig. 4 entnehm­ bar ist, haben die Saugöffnung 46 und die Drucköffnung 50 einen in etwa nierenförmigen Querschnitt, wobei die Saug­ öffnung radial weiter außenliegend angeordnet ist als die Drucköffnung 50 und zudem eine größere Querschnittsfläche auf­ weist.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2. Demge­ mäß erfolgt der stirnseitige Abschluß der Innenzahnradpumpe 1 mit­ tels eines Gehäusedeckels 52, der auf die in Fig. 2 sichtbare Flanschfläche 55 des Gehäuses aufgeschraubt ist. Der Gehäusedec­ kel 52 liegt mit einer in Fig. 2 zweifach gepunktet angedeuteten Dichtung 54 auf der Druckplatte 42 auf. Die Dichtung 54 umgreift ein Druckfeld, das in der im folgenden noch näher beschriebenen Weise mit Hochdruck beaufschlagt ist. Über dieses Druckfeld wird die in Axialrichtung mit Spiel zwischen dem Gehäusedeckel 52 und den Stirnflächen des Hohlrads 34 und des Ritzels 36 aufgenommene Druckplatte 42 in ihre Anlageposition gegen die Stirnflächen (siehe Fig. 3) vorgespannt.

Im Durchgangsbereich der Antriebswelle 37 durch den Gehäusedec­ kel 52 ist des weiteren noch eine Wellendichtung 56 angeordnet. Das Ritzel 36 ist drehfest mit der Antriebswelle 37 oder einstückig mit die­ ser ausgebildet.

Wie insbesondere aus Fig. 2 entnehmbar ist, umgreift die Druckplat­ te 42 mit einem Lagerauge einen sich hin zum Gehäusedeckel 52 erstreckenden Bund 60 des Ritzels 36.

Der Füllstückstift 44 durchsetzt die Druckplatte 42. Wie bereits er­ wähnt, kann die Druckplatte 42 in Axialrichtung bewegt werden, so daß der Dichtspalt zwischen den Stirnflächen der Zahnräder 34, 36 und der Anlagefläche der Druckplatte 42 einstellbar ist. D. h., bei Vergrößerung dieses Dichtspaltes kann Druckmittel direkt vom Hoch­ druckbereich 40 in den Niederdruckbereich 38 einströmen, so daß der volumetrische Wirkungsgrad der Innenzahnradpumpe 1 verringert wird und somit der abgegebene Volumenstrom durch Variation des Dichtspaltes einstellbar ist.

Der Anpreßdruck der Druckplatte 42 wird über ein Regelventil 62 ein­ gestellt. Dieses als Stromregler wirkende Regelventil 62 ist in Patro­ nenbauweise ausgeführt und in einen tangential verlaufenden Druck­ kanal 64 des Gehäuses 30 eingesetzt. Der Druckkanal 64 mündet in einer abgestuften Tasche 66 in der Stirnfläche 48 des Gehäuses 30. Die Tasche 66 erstreckt sich von der Saugöffnung 50 zu einem ver­ tieften, nierenförmigen Abschnitt 68, in den der Druckkanal 64 mün­ det. D. h., das Druckmittel kann durch die Drucköffnung 50 hindurch entlang der Tasche 66 in den nierenförmigen Abschnitt 68 und von dort in den tangential verlaufenden Druckkanal 64 gelangen, der praktisch den Druckanschluß der Innenzahnradpumpe 1 bildet.

Der Druckkanal 64 hat eine Anlageschulter 70, an der das Regelven­ til 62 in seiner Einbauposition anliegt. In Darstellung gemäß Fig. 4 befindet sich das Regelventil 62 noch im Abstand von der Anlage­ schulter 70, so daß ein Rücklaufkanal 72 sichtbar ist, der praktisch dem Rücklaufkanal 24 gemäß Fig. 1 entspricht.

Gemäß Fig. 2 endet dieser Rücklaufkanal 72 in einem etwa radial verlaufenden Einstich 74 in der Flanschfläche 55, der in der Um­ fangswandung der Aufnahme 32 mündet.

Gemäß den Fig. 2 und 4 mündet in dem tangential ver­ laufenden Druckkanal 64 noch ein Steuerkanal 76 (gestri­ chelt angedeutet in Fig. 4), der dem Steuerkanal 18 in Fig. 1 entspricht. Der Steuerkanal 76 führt zu einer ge­ krümmten Nut 80 in der Flanschfläche 55 des Gehäuses 30. Diese Nut 80 wirkt mit einem in Fig. 2 strichpunktiert an­ gedeuteten Verbindungskanal 82 im Gehäusedeckel 52 zusam­ men, so daß Druckmittel über den Steuerkanal 76, die Nut 80 und den Verbindungskanal 82 in das von der Dichtung 54 be­ grenzte Druckfeld einspeisbar ist, um die Druckplatte 42 in Richtung in ihrer Anlageposition an den Rädern 34, 36 zu beaufschlagen. Der Verbindungskanal 82 ist als Winkelbohrung im Gehäusedeckel 52 ausgebildet, wobei beide Bohrungs­ abschnitte von der dem Gehäuse 30 zugewandten Stirnseite her gebohrt werden und stumpfwinklig zueinander angeordnet sind. Dieser Verlauf des Verbindungskanals 82 ist in Fig. 3 strichpunktiert angedeutet.

Der Aufbau einer ersten bevorzugten Ausführungsbei­ spiels des Regelventil 62 wird nunmehr anhand Fig. 5 er­ läutert.

Das in den Druckkanal 64 eingesetzte Regelventil 62 ist in Patronenbauweise ausgeführt und hat eine Hülse 84, in deren Axialbohrung 86 ein Kolben 88 verschiebbar geführt ist. Der in Fig. 5 rechte Endabschnitt der Axialbohrung 86 ist radial zu einer Dämpfungsbohrung 90 zurückgestuft.

Der im erweiterten Teil der Axialbohrung 86 angeordnete Kolben 88 hat drei axial beabstandete Ringbünde 92, 94, 96, wobei der Ringbund 92 die in Fig. 5 linke Stirnfläche des Kolbens 88 ausbildet. Im Anschluß an den rechten (Fig. 5) Ringbund 96 ist der Kolben 88 radial zurückgesetzt. Dieser radial zurückgesetzte Endabschnitt 98 taucht abschnittswei­ se in die Dämpfungsbohrung 90 ein und bildet gemeinsam mit dieser einen Dämpfungsspalt.

Der Kolben 88 ist über eine Druckfeder 100 in seine in Fig. 5 dargestellte Grundposition vorgespannt, wobei die Druckfeder 100 an der Ringstirnfläche des radial abgestuf­ ten Teils der Axialbohrung 86 abgestützt ist und an der Ringstirnfläche des Ringbunds 96 angreift.

Demzufolge ist der Federraum 102 über den Dämpfungs­ spalt zwischen der Dämpfungsbohrung 90 und dem Endabschnitt 98 mit dem Bereich stromabwärts des Kolbens 88 verbunden.

Der Kolben 88 ist als Hohlkolben ausgeführt und hat ei­ ne Stufenbohrung, deren rechter Teil als Meßblendenbohrung 104 ausgebildet ist. Der Eingangs- und der Ausgangsanschluß 106 bzw. 108 sind durch die Mündungsbereiche der Axialbohrung 86 der Hülse 84 ausgebildet. Die Hülse hat zwei axial beabstandete Ringnu­ ten 100, 112, wobei in der Ringnut 112 eine oder mehrere einen Steueranschluß 114 bildende Radialbohrungen und in der Ringnut 110 einen Rücklaufanschluß 116 bildende Radialbohrungen münden.

In der Umfangswandung des Kolbens 88 ist eine Mantelbohrung 118 ausgebildet, die zwischen den beiden Ringbünden 94, 96 mündet. Am Ringbund 92 ist eine Steuerkante 120 ausgebildet, über die die Verbindung vom Anschluß 106 zum Anschluß 116 aufsteuerbar ist. In der Regelstellung des Kolbens 88 überdeckt der Ringbund 94 mit Nullüberdeckung den Anschluß 114. Am Ringbund 94 sind zwei Steuerkanten 122 und 124 ausgebildet, wobei der Anschluß 114 über die Steuerkante 122 mit dem Anschluß 106 und über die Steuerkante 124 mit dem Anschluß 116 verbindbar ist. Die Verbindung zwischen dem Steueranschluß 114 und dem Federraum 102 ist stets durch den Ringbund 96 abgesperrt.

Durch das in Fig. 5 dargestellte Regelventil 62 werden praktisch die Meßblende 14 und die Druckwaage 16 gemäß Fig. 1 in einem einzi­ gen, einfach aufgebauten Bauelement zusammengefaßt. Dabei ist die Meßblende 14 durch die Meßblendenbohrung 104 des Kolbens 88 gebildet, während die Druckwaage 16 durch den in der Hülse 84 axial verschiebbaren Kolben 88 gebildet ist, dessen Stirnseiten mit der Druckdifferenz über der Meßblendenbohrung 104 und der Kraft der Feder 100 beaufschlagt sind.

Wie vorstehend erwähnt, liegt das Regelventil 62 in der Einbauposition mit seiner in Fig. 5 linken Stirnfläche an der Anlageschulter 70 des Druckkanals 64 an. Das Regelventil 62 befindet sich im drucklosen Zu­ stand in der in Fig. 5 dargestellten Grundposition. D. h., der Rücklauf­ anschluß 116 ist durch die beiden Ringbünde 92, 94 abgesperrt, während der Steueranschluß 114 zum Anschluß 106 hin geöffnet ist. Beim Durchströmen des Regelventils 62 mit druckbeauf­ schlagtem Druckmittel entsteht entlang der Meßblendenboh­ rung 104 ein Druckabfall, so daß sich an den Stirnseiten des Kolbens 88 eine Druckdifferenz Δp einstellt. D. h., auf die linke Stirnfläche des Kolbens 88 wirkt der Druck an der Drucköffnung 50 der Innenzahnradpumpe, während in Gegen­ richtung der Druck stromabwärts der Meßblende und die Kraft der Druckfeder 105 wirken - der Kolben 88 wird in eine von der Druckdifferenz abhängige Regelposition gebracht.

Ein Teilstrom des den Kolben 88 durchströmenden Druck­ mittels kann über die Mantelbohrung 118 in den Steueran­ schluß 114 einströmen und somit über den Steuerkanal 76, die Nut 80 und den Verbindungskanal 82 in das von der Dich­ tung 54 begrenzte Druckfeld geführt werden. Die Druckplatte 42 wird dann praktisch durch den Druck stromaufwärts des Kolbens 88 gegen die Stirnflächen der Räder 34, 36 gepreßt.

Bei ansteigendem Volumenstrom wird der Kolben 88 auf­ grund der Druckdifferenz Δp zwischen den Stirnflächen gegen die Kraft der Druckfeder 100 verschoben. Nach einer vorbe­ stimmten Axialverschiebung, die einem Grenzvolumenstrom entspricht, nimmt der Kolben 88 eine Regelstellung ein, von der aus durch geringfügige Verschiebungen in die eine oder andere Richtung der Druck im rückseitigen Druckfeld abge­ senkt wird, so daß sich der Spalt zwischen der Druckplatte 42 und den Stirnflächen der Räder 34, 36 vergrößert, oder erhöht wird, so daß sich der Spalt verkleinert. Ein Teil des Druckmittels wird dann in der vorbeschriebenen Weise vom Hochdruckbereich zum Niederdruckbereich 38 intern zu­ rückgeführt, so daß der volumetrische Wirkungsgrad der Pum­ pe verringert wird.

Beim weiteren Ansteigen des Volumenstroms wird der Steueranschluß 114 weit zum Anschluß 116 geöffnet und durch die Steuerkante 120 der Anschluß 106 zum Rücklaufanschluß 116 aufgesteuert, so daß der Bereich stromaufwärts der Meß­ blendenbohrung 104 direkt mit dem Rücklaufkanal 72 verbun­ den wird. Dieser Rücklaufkanal 72 kann im Niederdruckbe­ reich 38 enden oder aber mit dem Tank T verbunden sein. Im erstgenannten Fall wird das Druckmittel intern zurückge­ führt, so daß weniger Druckmittel aus dem Tank T entnommen werden muß.

Durch die interne Rückführung des Druckmittels bei ab­ gehobener Druckplatte 42 und ggf. bei zum Rücklaufkanal 116 aufgesteuertem Anschluß 106 ist es möglich, die Saugöffnung 46 mit einem geringeren Öffnungsquerschnitt auszuführen, als es rein rechnerisch erforderlich wäre, da lediglich ein Teilvolumenstrom des Druckmittels über die Saugöffnung an­ gesaugt werden muß und der andere Teilstrom direkt vom Hochdruckbereich 40 in den Niederdruckbereich 38 zurückge­ führt wird. Vorversuche zeigten, daß die Saugöffnung mit etwa einem Drittel der Fläche ausgeführt werden kann, wie es rein rechnerisch zum Durchsetzen des maximalen Fördervo­ lumenstromes erforderlich wäre. Durch die erfindungsgemäße Verringerung des Saugöffnungsquerschnittes kann das Gehäuse 30 der Innenzahnradpumpe 1 bei höherer Festigkeit kompakter ausgestaltet werden.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel werden schnelle Axialbewegungen des Kolbens 88 - beispiels­ weise verursacht durch Volumenstrom- oder Druckschwankungen - durch den Dämpfungsspalt verhindert, da das im Federraum 102 befindliche Druckmittel durch diesen Spalt hindurch aus dem Federraum 102 verdrängt oder vom Ausgangsanschluß 108 her einströmen muß.

Fig. 6 zeigt ein gegenüber der Darstellung in Fig. 5 vereinfacht dargestelltes, weiteres Ausführungsbeispiel ei­ nes erfindungsgemäßen Regelventils 62. Dieses Regelventil 62 hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel, so daß im folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen wird. In Fig. 6 ist der Kolben 88 in Regelstellung gezeigt, in der der Steueranschluß 114 durch die Steuerkanten 122 und 124 zugesteuert ist (Nullüberdeckung). Bei ei­ ner weiteren Axialverschiebung des Kolbens 88 nach rechts wird zu­ erst der Steueranschluß 114 über die Steuerkante 124 und zuletzt der Anschluß 106 über die Steuerkante 120 zum Rücklaufanschuß 116 aufgesteuert. Insofern entspricht das vorbeschriebene Ausfüh­ rungsbeispiel demjenigen aus Fig. 5. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, daß der Steueranschluß 114 über die Steuerkante 122 mit dem Ausgangsanschluß 108, und nicht, wie bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel, mit dem Eingangsanschluß 106 verbunden wird. Dies wird bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel dadurch bewirkt, daß die Mantelbohrung 118 nicht aus­ gebildet ist und über die Steuerkante 122 eine hydraulische Verbin­ dung zwischen dem Federraum 102 und dem Steueranschluß 114 herstellbar ist.

Wie in Fig. 6 gestrichelt angedeutet, kann auch der Kolben 88 des in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispieles mit einem radial zu­ rückgesetzten Endabschnitt 98 ausgeführt werden, der mit der Dämp­ fungsbohrung 90 zusammenwirkt. Dabei müßten jedoch Vorkehrun­ gen getroffen werden, um das Druckmittel ungehindert von der Meß­ blendenbohrung 104 zum Ausgangsanschluß 108 zu führen.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rück­ laufanschluß 116 mit dem Tank T verbunden. Wenn der Kolben 88 die in Fig. 6 dargestellte Regelposition erreicht hat, ist der Steuer­ anschluß 114 nullüberdeckt, so daß der Druck im rückseitigen Druck­ feld gerade die richtige Höhe hat. Beim weiteren Ansteigen des För­ dervolumenstroms wird der rückwärtige Druck durch Abfluß von Öl vom Steueranschluß 114 zum Rücklaufanschluß 116 erniedrigt. Schließlich wird der Anschluß 106 über die Steuerkante 120 mit dem Rücklaufanschluß 116 verbunden und das Druckmittel direkt in den Tank T zurückgeführt.

Durch das Abheben der Druckplatte 42 wird der Förder­ strom abgesenkt, so daß der Kolben 88 wieder zurück in die dargestellte Regelposition verschoben wird. Bei einem wei­ teren Absinken des Förderstroms steuert die Steuerkante 122 die Verbindung zum Anschluß 108 auf, so daß die Druckplatte in ihre Anlageposition vergespannt und der Dichtspalt ver­ ringert wird - der Förderstrom steigt wieder an.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß das Regelventil 62 in demjenigen Bereich des Gehäuses 30 aufgenommen ist, der aufgrund der Exzentrizität des Aufnah­ meraums 32 mit einer größeren Wandungsstärke ausgeführt ist, als der in Fig. 2 oben liegende Bereich der Gehäuse­ wandung. Durch die tangentiale Anordnung des Druckkanals 64 kann dieser auf einfache Weise von außen her gebohrt wer­ den, so daß auch der fertigungstechnische Aufwand minimal ist.

Das erfindungsgemäße Regelventil 62 läßt sich prinzipi­ ell bei einer Vielzahl von Verdrängermaschinenbauarten ein­ setzen, beispielsweise bei Flügelzellenpumpen, Zahnradpum­ pen und den entsprechenden Motorenbauarten.

Offenbart ist eine hydraulische Verdrängermaschine, bei der die stirnseitige Abdichtung rotierender Verdränger über eine Druckplatte erfolgt. Diese Druckplatte wird über ein Regelventil mit einem Druck beaufschlagt, über den die Größe des Dichtspaltes beeinflußbar ist. Erfindungsgemäß hat das Regelventil einen eine Meßblende ausbildenden Hohl­ kolben, über den ein Rücklaufanschluß, ein zum Verbraucher führender Anschluß und ein hydraulisch mit der Druckplatte verbundener Steueranschluß ansteuerbar sind.

Claims (15)

1. Hydraulische Verdrängermaschine mit einem Gehäuse (30, 52), in dem Förderelemente gelagert sind, über die Druckmittel durch eine Saugöffnung (46) ansaugbar und druckbeaufschlagt über eine Drucköffnung (50) abgebbar ist und die stirnseitig von zumindest einer Druckplatte (42) abgedichtet sind, und mit einer Regeleinrichtung (14, 16; 62), über die ein die Druckplatte (42) in ihre Dichtposition beaufschlagender Druck veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung ein Regel­ ventil (62) hat mit einer in einem Kolben (88) ausgebildeten, ei­ nen Eingangsanschluß (106) mit einem Ausgangsanschluß (108) verbundenen Meßblendenbohrung (104), wobei der Kol­ ben (88) einerseits vom Druck des Druckmittels stromaufwärts der Meßblendenbohrung (104) und andererseits vom Druck stromabwärts der Meßblendenbohrung (104) und der Kraft ei­ ner Druckfeder (100) beaufschlagt ist, und daß über den Kolben (88) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz (Δp) ein mit der Druckplatte (42) hydraulisch verbundener Steueranschluß (114) zur Erhöhung des Druckes mit einem Druckanschluß (106, 108) und zur Erniedrigung des Druckes mit einem Rücklaufanschluß (116) verbindbar ist.

2. Hydraulische Verdrängermaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (88) eine die Verbin­ dung des Steueranschlusses (114) mit dem Druckanschluß (106, 108) steuernde erste Steuerkante (122) und die Verbin­ dung des Steueranschlusses (114) mit dem Rücklaufanschluß (116) steuernde zweite Steuerkante (124) hat, die an einem Ringbund (94) des Kolbens (88) ausgebildet sind.

3. Hydraulische Verdrängermaschine nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Kolben (88) bei Überschreiten eines Grenzdrucks ein Querschnitt aufsteuerbar ist, über den ein Strö­ mungsabschnitt (4, 20) stromaufwärts der Meßblendenbohrung (108) mit dem Rücklaufanschluß (116) verbunden ist.

4. Hydraulische Verdrängermaschine nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (88) zum Steuern des Quer­ schnitts eine dritte Steuerkante (120) hat, die an einem zweiten, vom er­ sten Ringbund (94) beabstandeten Ringbund (92) ausgebildet ist.

5. Hydraulische Verdrängermaschine nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßblendenbohrung (104) ein zurück­ gestufter Abschnitt einer Durchgangsbohrung des Kolbens (88) ist.

6. Hydraulische Verdrängermaschine nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der federseitige Endabschnitt (98) des Kol­ bens (88) zurückgestuft ist und mit einer Dämpfungsbohrung (90) des Gehäuses (30) einen Dämpfungsspalt bildet, und daß die Druckfeder (100) im Bereich zwischen dem Dämpfungsspalt und dem benachbarten Ringbund (94, 96) angeordnet ist.

7. Hydraulische Verdrängermaschine nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (88) eine stromaufwärts von der Meßblendenbohrung (104) in der Durchgangsbohrung mündende Radial­ bohrung (118) hat, über die Druckmittel zum Steueranschluß (114) führ­ bar ist.

8. Hydraulische Verdrängermaschine nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (100) an einem im Abstand zum ersten Ringbund (94) ausgebildeten Ringbund (96) des Kolbens (88) angreift, der dichtend in einer Axialbohrung (86) des Gehäuses geführt ist.

9. Hydraulische Verdrängermaschine nach einem der Patent­ ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel stromabwärts der Meßblendenbohrung (104) durch einen Federraum (102) der Druckfeder (100) hin­ durch zum Steueranschluß (114) geführt ist.

10. Hydraulische Verdrängermaschine nach einem der vorher­ gehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängermaschine eine Innenzahnradmaschine (1) mit einem Hohlrad (34) und einem Ritzel (36) ist und daß das Regelventil (62) radial außerhalb des Hoch­ druckbereiches (40) im Gehäuse (30) angeordnet ist.

11. Hydraulische Verdrängermaschine nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (62) in ei­ nem tangential verlaufenden Druckkanal (64) des Gehäu­ ses (30) angeordnet ist, der einerseits mit der Druck­ öffnung (50) und andererseits an einem Druckanschluß der Innenzahnradmaschine (1) mündet.

12. Hydraulische Verdrängermaschine nach einem der vorher­ gehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Saugöffnung (46) im Gehäuse (30) etwa 20 bis 40%, vorzugsweise etwa 30% derjenigen Fläche ist, die rechnerisch für die maximal Fördermenge erforder­ lich ist.

13. Hydraulische Verdrängermaschine nach einem der vorher­ gehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklaufanschluß (116) über einen Rücklaufkanal (72, 74) in einem Niederdruckbereich (38) der Verdrän­ germaschine mündet.

14. Regelventil für eine hydraulische Verdrängermaschine gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit ei­ ner Hülse (84) die eine Axialbohrung (86) zur Aufnahme eines Kolbens (88) hat, in der ein Radialanschluß (116) und ein Steueranschluß (114) als Radialbohrung münden und die einerseits in einem Eingangsanschluß (106) und andererseits in einem Aus­ gangsanschluß (108) mündet, wobei der Kolben (88) von einer die beiden Anschlüsse (106, 108) verbindenden Meßblendenbohrung (104) durchsetzt ist und Steuerkanten (122, 124) hat, über die die Verbindung des Steueranschlusses mit einem Druckanschluß (106, 108) und dem Radialanschluß (110) zu- bzw. aufsteuerbar ist.

15. Regelventil nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die den Steueranschluß bildende Ra­ dialbohrung (114) hydraulisch mit dem Bereich stromaufwärts oder stromabwärts der Meßblendenbohrung (104) verbindbar ist.