DE2307218A1

DE2307218A1 - Ferngesteuerter hydraulischer druckerzeuger unter verwendung einer fluegelzellenpumpe

Info

Publication number: DE2307218A1
Application number: DE19732307218
Authority: DE
Inventors: Michel Fayolle
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Renault SAS
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Renault SAS
Priority date: 1972-08-04
Filing date: 1973-02-14
Publication date: 1974-02-14
Also published as: FR2195271A1

Description

Patentanwalt

Dip.i.-hg.

D-8023 München - Pyüach
Wienerslr.2.T.Mdin.793O570,793i782

DBR/sta - 1865/21 München-Pullach, den 8. Febr. 1973

REGIE NATIONAIE DES USINES RENAUIT, 8-10 Avenue Emile-Zola, F 92 Boulogne-Billancourt, Frankreich, und AUTOMOBIIES PEUGEOT, 75 Avenue de la Grande-Armee, Paria, Frankreich

Ferngesteuerter hydraulischer Druckerzeuger unter Verwendung einer Flügelzellenpumpe

Die Erfindung betrifft einen ferngesteuerten hydraulischen Druckerzeuger unter Verwendung einer Flügelzellenpumpe. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen eines hydraulischen Druckes unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der die Pumpe antreibenden Welle und unabhängig von der Füllung.

Es sind bereits mit Einrichtungen zum Regeln des Druckes versehene Flügelzellenpumpen bekannt, deren Rotor drehangetrieben ist und Arbeitsschieber aufweist, welche in Radialdichtung in Anlage an die Innenfläche eines beweglichen Ringnockens gehalten sind, um dadurch den Hubraum der Pumpe zu ändern. Dieser Nocken nimmt in jedem Moment eine Gleichgewichtsstellung unter der Wirkung einer vorgespannten Feder und der Resultierenden der auf die Innenfläche des Ringnockens ausgeübten Druckkräfte ein. Der Hubraum der Pumpe stellt sich somit selbsttätig derart ein, daß der durch den Anfangsdruck der Feder bestimmte Druck aufrechterhalten wird, wobei sich der Ringnocken längs der Achse der Feder verstellt.

es jedoch möglich zu machen, daS die Feder in annehmbaren ^

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Abmessungen gehalten werden kann, iat der Rotor in Beäug auf die Achse der Feder derart exzentrisch angeordnet, dafl die den Mittelpunkt des Rotors mit dem Mittelpunkt des Ringnockens verbindende Linie in einem kleinen spitzen Winkel zu der Verschiebeachse des Ringnockens liegt. Die der Verschiebeachse des Ringnockens folgende zusammengesetzte Kraft bleibt klein, und die dazu senkrecht stehende zusammengesetzte Kraft wird durch ein Nadellager aufgenommen, welches den Ringnocken trägt. Eine Folge dieser bekannten lösung liegt darin, daß in der Leerlaufstellung, d. h. bei der Fördermenge null, die zusammengesetzte Kraft aus den Druckkräften, die der Verschiebeachse des Ringnockens folgt, erheblich zunimmt, da die den Mittelpunkt des Rotors mit-dem Mittelpunkt des Ringneckens verbindende Linie die Neigung zeigt, senkrecht zur Verschiebeachse zu stehen, woraus sich eine rohe und plötzliche Aufhebung der Fördermenge ergibt. Diese Wirkung ist deshalb von besonderer Bedeutung, weil die zusammengesetzte Kraft aus den Druckkräften, die in der Verschiebeachse des Ringnockens liegt, schwach ist, wenn der Hub der Pumpe maximal ist.

Wenn nun eine geringe Exzentrizität des Rotors in Bezug auf die Verschiebeachse des Ringnockens verwendet wird,.ist der Einfluß der Fertigungstoleranzen auf den eingestellten Druck von großer Bedeutung, da man nicht von dem Wert der zusammengesetzten Kraft aus den Druckkräften, die der Verschiebeachse des Ringnockens folgt, wesentlich abweichen darf. Da der Verdrängungsdruck der Pumpe mittels Handsteuerung einstellbar ist, wird eine elektrische oder pneumatische Steuerung aufgrund des hierdurch bedingten Aufwandes unwirtschaftlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckerzeuger unter Verwendung einer Flügelzellenpumpe mit geregeltem Druck zu schaffen, bei der die Regeleinrichtungen des Druckes nicht zu einer abrupten Aufhebung der Fördermenge der Pumpe führen, wobei diese Einrichtungen eine Regelung des Förderdruckes mit verringertem Antriebs aufwand und ohne Leistungsirerlust ermöglichen.

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem ferngesteuerten hydraulischen Druckerzeuger unter Verwendung einer Flügelzellenpumpe, welche zwei durch einen Hohlraum getrennte Wangenplatten, einen in dem Hohlraum angeordneten Ringnocken"mit rechteckigem Querschnitt, einen mit in Radialrichtung in Berührung mit der Innenfläche des Ringnockens befindlichen Arbeitsschiebern versehenen Rotor und einen Drehpunkt zum Verschwenken 'des Ringnockens aufweist, bei der die Achse des Drehpunktes einerseits parallel zur Achse des Rotors und andererseits in einer ersten Ebene liegt, welche senkrecht zu einer zweiten Ebene steht, die die Achsen von den Rotor bzw. den Ringnocken begrenzenden Kreisen verbindet, wobei die Schnittlinie der ersten mit der zweiten Ebene derart zwischen der Achse des Rotors und der des Ringnockens liegt, daß der Hubraum der Pumpe zwischen null und einem Maximalwert änderbar ist, bei welchem der Hubraum mittels einer Feder bei fehlendem Druck gehalten wird, sowie eine Halteachse, die in dem Drehpunkt angeordnet ist und ein Herausbewegen des Ringnockens aus dem Drehpunkt verhindert, wobei die Stellung des Ringnockens zu einem Gleichgewicht zwischen der durch die Feder ausgeübten Kraft und der Resultierenden der entgegengesetzt gerichteten Kräfte von zwei einfach wirkenden Druckkolbenzylindereinheiten oder äquivalenten Einrichtungen führt, von denen die erste Druckkolbenzylindereinheit der Feder entgegenwirkt, im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Kammer der ersten Druckkolbenzylindereinrichtung direkt mit der Förderöffnung der Pumpe verbunden ist, daß die Kammer der zweiten Druckkolbenzylindereinheit mit der gleichen Förderöffnung über eine geeichte Öffnung verbunden ist, und daß der Druck in letzterer Kammer durch eine ferngesteuerte Druckbegrenzereinrichtung steuerbar ist.

j Weitere besondere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, in der die Erfindung anhand einer in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsform näher erläutert wird. Es zeigt:

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Pig. 1 eine Schnittansicht der mit ihrem Steuerkreis für den Förderdruck verbundenen Pumpe;

Pig. 2 eine schematische Darstellung der Pumpe;

Fig. 3 eine Schnittansicht der Pumpe mit ihrem Vorratsbehälter; . ■

Pig. 4 eine Schnittansicht in der Ebene A-A von Pig. 3»

Pig. 5 eine Teilansicht im Schnitt längs der Ebene B-B von Pig. 4; und

Pig. 6 eine teilweise Schnittansicht in der Ebene C-C von Pig. 4.

Pig. 1 zeigt eine Schnittansicht der Flügelzellenpumpe mit ihrem Steuerkreis für den Förderdruck. Der Rotor 1, der über die Welle 2 drehangetrieben ist, nimmt bei seiner Bewegung Walzen 3 mit, die in Berührung mit der Innenfläche 4 eines Ringnockens 5 mit rechteckigem Querschnitt stehen, der den Rotor umgebend angeordnet ist. Der Ringnocken 5 ist um einen Drehpunkt 6 drehend bewegbar und nimmt unter der Wirkung von zwei Druckkolbenzylindereinheiten 7 und 8 mit Kolbenstangen eine Gleichgewichtsstellung ein. Jeder der Kolben 7 und 8 begrenzt zusammen mit seinem Zylinder zwei Kammern, von denen eine, 9 oder 10, an den Vorratsbehälter angeschlossen ist. Die Arbeitskammer 11 des Kolbens 7 ist an die Hochdruckleitung 12 der Pumpe angeschlossen, während die Arbeitskammer.13 des ,Kolbens 8 an die gleiche Leitung unter Zwischenschaltung einer geeichten blendenähnlichen Öffnung 14, sowie an den "Vorratsbe- : hälter 15 über einen steuerbaren Auslaß 16 angeschlossen ist. \ Der Kolben 8 ist ferner der Wirkung einer Feder 17 ausgesetzt, j die derart bemessen ist, daß sie eine im wesentlichen konstan- j te Kraft unabhängig von der Stellung des Ringnockens in Bezug j auf den Drehpunkt 6 ausübt. Eine Achse 19 weist eine Außenflä- j ehe 18 auf, welche in Bezug auf die Innenfläche 23 des i

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lampengehäuses 24 vorsteht und welche im unmittelbaren Bereich der Außenfläche 25 des Nockens 5 derart angeordnet ist, daß der Ringnocken nicht von seinem Drehpunkt 6 freikommen kann.

In Fig. 2 ist die Gleichgewichtsstellung des Ringnockens in j Bezug auf seinen Drehpunkt 6 veranschaulicht. Es ist zu sehen, ! daß die Achse 6 a des Drehpunktes parallel zu der Achse 1 a j des Rotors 1 liegt und in einer ersten Ebene jy¹ angeordnet j ist, welche senkrecht zu einer zweiten Ebene XX¹ steht, die j die Achsen 1 a und 5 a von den Rotor 1 und den Ringnocken 5 j begrenzenden Kreisen verbindet.

Die Schnittlinie Z der Ebene XK* mit der Ebene yy¹ liegt vollständig zwischen den Achsen 1 a und 5 a des Rotors 1 bzw. des Ringnocken3 5, derart, daß sie in dem Moment, in dem die Resultierende der Druckkräfte auf die Innenfläche 4 des Ringnockens wirkt, im geometrischen Mittel aufgehoben wird, da der Rotor eine vollständige Umdrehung macht.

Der Nocken nimmt folglich eine Gleiohgewichtsstellung unter einerseits der Wirkung der beiden Kolben 7 und 8, deren Achsen in einer Entfernung d₁ von der Achse 6 a angeordnet sind, und andererseits unter der Wirkung einer Feder 17 ein, deren Achse in einer Entfernung dp von eer Achse 6 a angeordnet ist. Wenn s der gemeinsame Querschnitt der Kammern 11 und 13 und wenn F_r die als konstant angenommene durch die Feder 17 ausgeübte Kraft darstellt, ergibt sich für das Gleichgewicht des Ringnockens folgende Formel:

P s d₁ - P₁ s d_t - F_r d₂ « 0

j Wenn nun P und P₁ die Arbeitsdrücke der Kolben darstellen, ergibt sich folgende Formel:

, a

I " S

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P ist folglich lediglich eine Funktion von P₁ und ein konstantes Glied der Formel, und es genügt daher, den Druck P₁ zu regeln, um den Förderdruck der Pumpe regeln zu können. Dies erj folgt mittels des variablen'Auslasses 16 oder gesteuerten j Drxickbegrenzers, dessen Betätigung vorzugsweise elektrisch er-] folgt und keinen besonderen Aufwand bedingt. Lediglich ein • kleiner Anteil der Förderung der Pumpe gelangt durch die beiden Regelauslässe 14 und 16, und der Leistungsverlust, der

j hierdurch auftritt, ist ausgesprochen gering.

! Im folgenden wird eine besonders wirtschaftliche und kompakte praktische Bauweise der Pumpe und der Regeleinrichtung beschrieben. · - '

In den Fig. 3 und 4 ist die Antriebswelle 101 der Pumpe in einem Kugellager 102 und einem Nadellager 103 geführt, welche in den Wangenplatten. 104 bzw. 105 angeordnet sind. Diese Wangenplatten sind durch zwei Achsen 106 und 1C7 in örtlicher Beziehung zueinander gehalten und durch einen Hohlrahmen 108 voneinander getrennt, sowie durch Schraubbolzen 109 aneinander

j befestigt. Auf die Wangenplatte IC.5 ist dichtend ein Vorratsbehälter 110 im Preßsitz aufgeschoben, welcher mit einem Verschluß 11.1 versehen ist, wobei die Abdichtung durch eine Dichtung 112 erfolgt.

In der ersten Wangenplatte 105 ermöglichen Schlitze 113 und 114 die Zuführung des Öles zu der Pumpe aus dem Vorratsbehälter 110 ebenso wie Nuten 115 und 116, die in der zweiten Wangenplatte 104 zu den Schlitzen ausgerichtet angeordnet sind. Gleichermaßen sind Nuten 117 und 118 in der zweiten Wangenplatte angeordnet, welche es ermöglichen, daß die Hochdruckflüssigkeit in Richtung der Förderöffnung geleitet wird, wobei ebenso zu diesem Zwecke Nuten 119 und 120 in der ersten Wangenplatte 1C5 zu den anderen Nuten ausgerichtet vorgesehen sind und einen statischen Ausgleich des Rotors 121 und des Ringnockens 122 ermöglichen.

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— Π —

Die Achse 106 "bildet den Drehpunkt des Singnockena 122, dessen "Durchmesser ebenso wie auch der Durchmesser des Rotors 121 und der drehend von dem Rotor mitgenommenen Walzen 123 geringfügig kleiner ist als der des Hohlrahmens 108, so daß sich die Teile 121, 122 und 123 frei drehen können.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, wie die Nuten 117 und 118 mit der Förderöfftfung 124 der Pumpe verbunden sind, wobei dies durch ; eine Bohrung 128 mit der Kammer 125 erfolgt, welche durch die j Achsen 106 und 107, die Innenfläche 108 a des Hohlrahmens 108, ι die Außenfläche 127 des Ringnockens 122 und die Wangenplat- ; ten 104 und 105 begrenzt ist. Bei der in Fig. 4 veranschau- j lichten Ausführungsform ersetzt, die linke Seite des Ringnockens den Kolben 7 von Pig. 1. Gleichermaßen is-t die geeichte öffnung 14 gemäß Fig. 1 bei der Ausführungsform nach Fig. 4 durch den Durchflussquerschnitt der Flüssigkeit zwischen der Außenfläche 127 des Ringnockens 122, der Außenfläche 126 der Achse 107 und den beiden Wangenplatten 104 und IO5 ersetzt. Der Kolben 8 gemäß Fig. 1 ist durch die rechte Seite des Ringnockens 122 praktisch ausgebildet, wobei die Kammer 13 dem Volumen 129 entspricht, welches zwischen der Innenfläche des Hohlrahmens 108, der Außenfläche 127 des Ringnockens 122, den Achsen 106 und 107 und den Wangenplatten 104 und 105 aufgenommen ist.

Έ,3 i3t zu sehen, daß auf diese Weise die zwei einfach wirken- j

den Druckkolbenzylindereinheiten 7, 8 durch eine doppelt wir- ^!

kende Druckkolbenzylindereinheit ersetzt sind. ;

In Fig. 6 ist die Kammer 129 über Löcher 13^ und 13I mit dem Sitz 132 eines Zweiwegeklappenventiles mit elektrischer Betätigung verbunden, welches insgesamt das Bezugszeichen 133 ■ '. trägt. Die in dem Sitz 132 ausgebildete öffnung 134 ist mehr oder weniger durch die Klappe 135 verschlossen, die mit einer . Scheibe 136 fest verbunden ist, welche durch einen Luftspalt einerseits vom Gehäuse des Slektroventiles 137 und anderer- ^: 3eits von einem Magnetkreis 133 getrennt ist. Das Gehäuse 137 :

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des Elektroventiles ist auf einen Vorsprung 139 der Wangenplatte 104 der Pumpe aufgeschraubt und weist eine innere Kammer 140 auf, welche durch den Sitz 132 verschlossen ist.

Der bei 131 herrschende Druck wird durch 134 in die Kammer Haunter Zurückschieben der Klappe 135 ausgestoßen, wenn er einen bestimmten Wert übersteigt.

Dieser Wert hängt von der Stärke des die Wicklung I4I durchströmenden Stromes ab, welche in dem zwischen dem Gehäuse 137 des Slektroventiles, dem magnetischen Kreis 138 und der Scheibe 136 gebildeten Volumen aufgenommen ist. Der Strom erzeugt einen durch die Elemente 136, 137, 138 geleiteten magnetischen Strom, welcher während seines Laufes eine Anzugskraft zwischen der Scheibe 136 und dem feststehenden magnetischen Kreis I38 erzeugt. Diese Kraft wird über die Scheibe auf die Klappe 135 übertragen, die der hydraulischen Kraft entgegensteht, welche aufgrund eines auf der öffnung 134 des Sitzes 132 herrschenden Druckes vorhanden ist, so daß jedem Stromwert ein Wert des Druckes P₁ in der Kammer 129 entspricht.

Die innere Kammer I40 ist über eine öffnung 142 mit der Mündung 143 verbunden, welche in dem eingeschraubten Teil des Gehäuses des Elektroventils 137 ausgebildet ist, und ferner über eine Öffnung 144 mit der Nut 145, welche an der Oberfläche des Hrhlrahmens 108 vorgesehen ist. Die Nut 145 ist mit dem Vorratsbehälter 110 über die öffnung 146 verbunden, welche durch den Hohlrahmen 103 und die Wangenplatte 105 hindurchgeführt ist (vergleiche ?ig. 4). Hierdurch ist die Verbindung zwischen der Kammer 129 und dem Vorratsbehälter 110 über einen elektrisch gesteuerten Druckbegrenzer hergestellt.

Es ist offensichtlich, daß die elektrische Steuerung mittels des Elektromagneten durch eine mechanische Steuerung» eine pneumatische Steuerung ^der eine hydraulische Steuerung ersetzt werden kann.

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Die "beschriebene Vorrichtung gewährleistet auf jeden Fall die Erzeugung eines Druckes, der nicht von der Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe und der Füllung abhängt, und insbesondere ist eine derartige Vorrichtung für Servolenkungen von Kraftfahrzeugen von besonderem Vorteil.

Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen erkennbaren technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

P a % e η ta nsprüche

■1.!Ferngesteuerter hydraulischer Druckerzeuger unter Verwendung einer Flügelzellenpumpe, welche zwei durch einen Hohlrahmen getrennte Wangenplatten, einen in dem Hohlraum angeordneten Ringnocken mit rechteckigem Querschnitt,, einen mit in Radialrichtung in Berührung mit der Innenfläche des Ringnockens beweglichen Arbeitsschiebern versehenen Rot<~r und einen Drehpunkt zum Verschwenken des Ringnockens aufweist, bei der die Achse des Drehpunktes einerseits parallel zu der Achse des Rotors und andererseits in- einer ersten Ebene liegt, welche senkrecht zu einer zweiten Ebene steht, die die Achsen von den Rotor bzw. den Ringnocken begrenzenden Kreisen verbindet, wobei die Schnittlinie der ersten mit der zweiten Ebene derart zwischen der Achse des j Rotors und de3 Ringnockens liegt, daß der Hubraum der Pumpe

zwischen null und einem Maximalwert änderbar ist, bei welchem der Hubraum mittels einer Feder bei fehlendem Druck ! gehalten wird, sowie eine Halteachse, die in dem Drehpunkt ! angeordnet ist und ein Herausbewegen des Ringnockens aus dem Drehpunkt verhindert., wobei die Stellung des Ringnockens zu einem Gleichgewicht zwischen der durch die Feder ausgeübten Kraft und der Resultierenden der entgegengesetzt gerichteten Kräfte von zwei einfach wirkenden Druckkolben-Zylindereinheiten oder äquivalenten Einrichtungen führt, ' von denen die erste Druckkolbenzylindereinheit der Feder : -entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (11) ; der ersten Druckkolbenzylindereinheit (7) direkt mit der Förderöffnung (12) der Pumpe verbunden ist, daß die Kammer (13) der zweiten Druckkolbenzylindereinheit (8) mit der ! gleichen Förderöffnung (12) über eine geeichte, blendenähn- ^; liehe öffnung (H) verbunden ist, und daß der Druck in der ' Kammer (13) durch eine ferngesteuerte Druckbegrenzereinrichtung (16) steuerbar ist.
2. Druckerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß • die Druckbegrenzereinrichtung für den in der Kammer (13)

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der zweiten Druckkolbenzylindereinheit .(3) herrschenden Druck aus einem Zweiwege-Elektroventil (133) besteht, dessen Sntleernngsdruck zum Vorratsbehälter eine Funktion des Steu-jrstr^mes ist.

. Druckerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß statt der zwei Druckkolbenzylindereinheiten ein doppelt wirkender "Druckkolben vorgesehen ist, dessen erste Kammer (125), die der Feder entgegenwirkt, mit dem Förderdruck der Pumpe verbunden ist, und dessen zweite Kammer (129) mit der ersten Kammer durch eine feststehende Blende und mit dem Vorratsbehälter (11Γ) durch einen veränderlichen Auslaß (134) verbunden ist.

, Druckerzeuger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben der doppelt wirkenden Kolbenzylindereinheit durch den Hingr.ocker. gebildet ist, wobei die Kammern des Kolbens durch die beiden Wangen plat ten (K'4-, 105), die Innenfläche des Hchlrahmens (105), die Außenfläche (127) des Kingnockens (122), den Drehpunkt (1C6) des Ringnockens und die Halteachse (1^r7) des Hingrockens begrenzt sind.

. Druckerzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende zwischen den beiden Kammern des Kolbens einer-

■ seits durch den zwischen den beider Wangenplatten OC4-, 1C5), der Außenfläche (127) des Ringnocker.s gebildeten Querschnitt und andererseits durch aie Halteachse (1^7) 3es R-irgnockens gebildet ist, wobei diese Achse geringfügig· von der Außenfläche des "Riner,^ckens abgesetzt ist, um 5er. gewünschter T^urchgangsqvieT'schnitt zwischen den beiden Kamr.ern zn bilder;.

. Druckerzeuger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter, die flügelzellenpumpe, der Steuerkreis und das Diektroventii zum "Regeln in einer Einheit zusammengefaßt sind.

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