-
IIydr au 1 ikpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine Hydraulikpumpe,
insbesondere eine Drehflügelpumpe, mit einer Mengenregeleinrichtung, bei der von
der Mengenregeleinrichtung ein Überströmkanal und von einem Sauganschluß ein Saugkanal
zum Arbeitsraum der Pumpe führen.
-
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 001 614 ist eine Drehflügelpumpe
mit einer Stromregeleinrichtung bekannt, die einen von einer Rotorwelle antreibbaren
Rotor aufweist, der mit radialen Schlitzen ausgebildet ist, in denen Arbeitsschieber
radial verschieblich geführt sind. Die Arbeitsschieber ].iegen mit ihren radial
äußeren Seiten an der Innenkontur eines den Rotor umgebenden Hubringes an und untertei
len die zwischen Rotor und Hubring gebildeten Arbeitsräume in Arbeitszellen. An
den Stirnflächen von Rotor und Hubring liegen Seitenplatten an, die an ihrer dem
Rotor abgewandten Stirnseite vom Arbeitsdruck beaufschlagt werden. Von einem im
Gehäuse ausgebildeten Ringkanal, in deren das unter Arbeitsdruck stehende Druckmittel
gefördert wird, gelangt das Druckmittel über eine Drosselstelle zum Verbraucheranschluß.
Der restliche Teil des von der Pumpe geförderton Gesamtstromes, der nicht über die
Drossel zum Verbraucheranschluß gelangt, wird als Uberschußstrom über einen Überströmkanal
einem Stromregelventil zugeführt.
-
Das Stromregelventil besteht aus einem in einer Gehäusebohrung angeordneten
Kolben, der eine Ringnut aufweist, die eine linke Kolbenfläche von einer rechten
Kolbenfläche trennt und in deren Bereich der Überschußstrom geleitet wird. Eine
von der linken Kolbenfläche und der Gehäusebohrung gebildete Druckkammer ist mit
einem Druckraum verbunden, in dem der volle Arbeitsdruck herrscht. Die rechte Kolbenfläche,
an der eine Druckfeder anliegt und die mit der Gehäusebohrung eine Federkammer bildet,
ist über eine Druckleitung, die vom Verbraucheranschluß hinter der zweiten Drossel
in die Federkammer führt, von dem Verbraucherdruck beaufschlagt. Sobald die zwi.schen
der rechten Druckkammer und der Federkammer herrschende Druckdifferenz durch eine
größere Fördermenge aufgrund höherer Rotordrehzahl sich vergrößert, überwindet der
auf die rechte Kolbenfläche wirkende Druck die Kraft der Feder, so daß der Kolben
nach rechts verschoben wirdr wobei eine Verbindung zwischen der Ringnut und einer
Überströmbohrung hergestellt wird, die ihrerseits Druckmittel aus einem Saugkanal
einem Ansaugraum zuführt. Von diesem Ansaugraum wird das Druckmittel als gemeinsamer
Druckmittelstrom über Kanäle den Arbeitsräumen zwischen Rotor und Hubring zugeleitet.
-
Bei einer solchen Pumpe ist es immer erforderlich, daß der Saugkanal,
über den das restliche neben dem Uberströmdruckmit.tel henötigte Druckmittel angesaugt
wird zwischen dem Stromregelventil und dem Ansaugraum in die Überströmbohrung einmündet,
da'sonst das überströmdruckmittel nicht die benötigte Injektorwirkung auf das frei
angesaugte Druckmittel ausüben kann, so daß kein gleichmäßiger gemeinsamer Druckmittelstrom
zu den Arbeitsräumen erreicht wird. Ein gleichmäßiger Druckmittelstrom ist aber
erforderlich, da sonst eine turbulente Strömung entsteht, die starke Geräusche sowie
eine hohe Erwärmung des Druckmittels hervorruft. Außerdem ist eine einwandfreie
Füllung der Saugbereiche der Arbeitsroume mit Druckmittel nicht
gewährleistet.
Diese zwangsmaßige Anordnung des Saugkanals zwischen dem Stromregelventil, dem auch
der Verbraucheranschluß zugeordnet ist und dem Ansaugraum führt aber. zu baulichen
Problemen. Zum einen ist eine größere Baugröße nötig, da das Stromregelventil nicht
nahe an der eigentlichen Pumpe angeordnet werden kann und zum anderen müssen Saug-
und Verbraucheranschluß der Pumpe räumlich beieinander angeordnet sein. Diese räumliche
Abhängigkeit von Saug- und Verbraucheranschluß ist aber von Nachteil, da bei dem
hauptsächlichen Verwendungsgebiet solcher Pumpen dem Einbau in Automobile trotz
des meist gering vorhandenen Platzes der Einbauraum für die Pumpe und deren Anschlußleitungen
der Pumpe angepasst werden muß, was einen erheblichen Platzbedarf erfordert und
dadurch hohe konstruktive Schwierigkeiten hervorruft.
-
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Hydraulikvumpe der obengenannten
Art zu schaffen, die bei geringer Baugröße verbesserte Strömungsverhältnisse in
den zu den Saugbereichen der Arbeitsräume führenden Kanälen ermöglicht und sich
durch geringe Geräusche und niedrige Druckmittelerwärmung während des Betriebes
auszeichnet.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Saugkanal und
überströmkanal voneinander getrennt zum Arbeitsraum führen und auch getrennt in
den Saugbereich des Arbeitsraumes einmünden.
-
Dadurch ist es möglich, den Sauganschluß der Pumpe unabhängig von
der Lage der Mengenregeleinrichtung und damit auch unabhängig vom Druckanschluß
anzuordnen, da sich nun die beiden getrennten Flüssigkeitsströme, Saugstrrm und
Abregelstrom, nicht mehr gegenseitig behindern können. Die bei den beiden gleichmäßigen
Flüssigkeitsströmen vorhandene gleichmäßige Strömung mit verhältnismäßig geringen
Turbulenzen aufgrund von nur wenigen Umlenkungen bringt außerdem die Vorteile geringer
Druckmittelerwärmung und niedriger Betriebsgeräusche mit sich.
-
Bei einer als Drehkolbenpumpe ausgebildeten Hydraulikpumpe, bei der
der Drehkolben von einem ringförmigen, den Arbeitsraum einschließenden Gehäuse umgeben
ist und zwischen dem ringförmigen Gehäuse und dem Drehkolben ein oder mehrere Arbeitsräume
gebildet sind, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Saugkanal axial und der Überströmkanal
radial zur Drehachse des Drehkolbens in den Saugbereich des Arbeitsraumes einmündet.
Bei dieser Anordnung ist es besonders günstig, wenn ein erster Ringkanal in einer
den Arbeitsraum in axialer Richtung begrenzenden Wand ganz oder teilweise umlaufend
ausgebildet ist und über Öffnungen in den Saugbereich des Arbeitsraumes einmündet
und wenn ein zweiter Ringkanal ganz oder teilweise das ringförmige Gehäuse in seinem
mittleren Bereich umgibt und über radiale Einströmöffnungen, die vorteilhafterweise
in Drehrichtung des Drehkolbens annähernd tangential zum Drehkolben ausgebildet
sind, in den Saugbereich des Arbeitsraumes einmündet. Diese Anordnung führt vorteilhafterweise
zu einer Gerällschmirlderung, da das über die radiale Einströmöffnung in den Saugbereich
des Arbeitsraumes einströmende Druckmittel durch die geeignete Abstimrnung der Strömungsquerschnitte
annähernd die Umfangsgeschwindigkeit des Drehkolbens, vorzugsweise sogar eine etwas
höhere Geschwindigkeit hat. Außerdem wird dadurch der Wirkungsgrad der Pumpe erhöht,
da die auf den Drehkolben wirkende Kraftkomponente dieses Druckmittelstromes antreibend
und aufladend wirkt..
-
In einer anderen Ausführung der Erfindung, bei der die Hydraulikpumpe
ebenfalls als Drehkolbenpumpe ausgebildet ist und bei der der Drehkolben von einem
ringförmigen Gehäuse umgeben ist und zwischen dem ringförmigen Gehäuse und dem Drehkolben
ein oder mehrere Arbeitsräume gebildet sind, mündet der Saugkanal radial und der
überstromkanal axial zur Drehachse des Drehkolbens in den Saugbereich des Arbeitsraumes
ein. Dabei ist es wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel günstig,
wenn
ein erster Ringkanal in einer den Arbeitsraum in axialer Richtung begrenzenden Wand
ganz oder teilweise umlaufend ausgebildet ist und über Öffnungen in den Saugbereich
des Arbeitsraumes eilmlündet und daß ein zweiter Ringkanal ganz oder teilweise das
ringförmige Gehäuse in seinem mittleren Bereich umschließt und über radiale, vorzugsweise
in Drehrichtung des Drehkolbens annähernd tangential zum Drehkolben ausgebildete
Einströmöffnungen in den Saugbereich des Arbeitsraumes einmündet.
-
Bei einer solchen Drehkolbenpumpe, bei der der Drehkolben von einem
ririgförmigen, den Arbeitsraum einschließenden Gehäuse umgeben ist und zwischen
dem ringförmigen Gehäuse und dem Drehkolben ein oder mehrere Arbeitsräume gebildet
sind, wobei an den Stirnflächen des Drehkolbens und des ringförmigen Gehäuses Seitenplatten
anliegen, die, wie auch das ringförmige Gehäuse in den topf förmigen Innenraum eines
topfförmigen Purripengehäuses eingesetzt sind, ist es besonders günstig und leicht
herzustellen, wenn der erste Ringkanal durch eine ringförmige Nut im. Pumpengehäuse
gebildet ist, die radial nach innen durch die zylindrische Mantelfläche einer Seitenplatte
begrenzt wird.
-
Der zweite Ringkanal kann durch eine ringförmige Nut im Purapengehäuse
gebildet sein, die radial nach innen durch die zylindrische Mantelfläche des ringförmigen,
den Arbeitsraum einschließenden Gehäuses begrenzt wird.
-
Ein Ausfüirungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 eine Drehflügelpumpe im
Schnitt entlang der Linie C-D aus Fig. 2 bzw. Fig. 3; Fig. 2 eine Drehflügelpumpe
im Schnitt entlang der Linie E-F aus Fig. 1;
Fig. 3 eine Drehflügelpumpe
im Schnitt entlang der Linie A-B aus Fig. 1; Fig. 4 eine Drehflügelpumpe im Schnitt
entlang der Linie I-K aus Fig. 5; Fig. 5 eine Drehflügelpumpe im Schnitt entlang
der Linie G-H aus Fig. 4.
-
Die in der Zeichnung dargestellte Drehflügelpumpe besteht aus einem
topfförmigen Pumpengehäuse 1, in dem eine Rotorwelle 2 drehbar gelagert ist, die
mit einem Ende 3 in die topfförmige Öffnung des Gehäuses 1 hineinragt. Auf diesem
Ende 3 der Rotorwelle 2 ist ein Drehkolben 4 drehfest angeordnet, der mit radialen
Schlitzen 5 ausgebildet ist, in denen Arbeitsschieber 6 radial verschieblich geführt
sind. Diese Arbeitsschieber 6 liegen mit ihren radial äußeren Stirnseiten an der
Innenkontur eines ringförmigen, den Drehkolben 4 umgebenden Gehäuses 7 an.
-
Durch den Zwischenraum zwischen dem Drehkolben 4 und der Innen kontur
des ringförmigen Gehäuses 7 sind Arl:eitsräume 8, 8' gebildet, die durch die Arbeitsschieber
6 in Arbeitszellen 9 unterteilt sind. Die Arbeitsräume 8, 8' unterteilen sich in
Drehrichtung des Drehkolbens 4 gesehen in einen Saugbereich 10 und einen Druckbereich
11.
-
An den Stirnflächen des Drehkolbens 4 und des ringförmigen Gehäuses
7 liegen Seitenplatten 13 und 14 an, die in das topfförmige Pumpengehäuse 1 eingesetzt
sind, wobei die Seitenplatte 14 gleichzeitig die Verschlußplatte der topfförmigen
Öffnung des Gehäuses ist. Vom Druckbereich 11, 11' der Arbeitsräume 8, 8' führen
in der Seitenplat-te 13 ausyebildete Druckanschlüsse 15 zu einem im Pumpengehäuse
1 ausgebildeten ringförn.gen Druckraum 16.
-
In einer Bohrung 17 im Pumpengehäuse 1 ist eine Mengenregeleinrichtung
18 angeordnet. Sie besteht aus einem in der Bohrung 17 verschiebbar geführten Steuerschieber
19, der in seinem mittleren Bereich an seiner zylindrischen Mantelfläche mit einer
umlaufenden Steuernut 20 ausgebildet ist. Der Raum 21, in dem die rechte Stirnfläche
22 des Steuerschiebers 19 hineinragt, ist über eine nicht dargestellte Leitung mit
dem Druckraum 16 verbunden und führt über eine Blende 23 zum Druckanschluß 24 der
Pumpe. Eine Leitung 25, die mit zwei Drosselstellen 26 und 27 versehen ist, führt
vom Bereich hinter der Blende 23 zu dem Federraum 28, in den die linke Stirnseite
29 des Steuerschiebers 19 ragt. An dieser linken Stirnseite 29 des Steuerschiebers
19 liegt ferner eine Druckfeder 30 an.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 ist von der Bohrung
17 im Bereich der Steuernut 20 ausgehend im Gehäuse ein überströmkanal 31 ausgebildet,
der als Ringkanal 32 das ringförmige Gehäuse 7 in dessen mittlerem Bereich halb
umschließt.
-
Von diesem Ringkanal 32 münden radiale Einströmöffnungen 33 und 33'
annähernd tangential zum Drehkolben 4 in die Saugbereiche 10, 10t der Arbeitsräume
8, 8'. Auf beiden Seiten des ringförmigen Gehäuses sind im Pumpengehäuse 1 ebenfalls
das ringförmige Gehäuse 7 halb umschließende Ringkanäle 34 und 34' ausgebildet,
die mit dem Sauganschluß 35 der Pumpe verbünden sind und über axiale Öffnungen 36
seitlich in die Saugbereiche 10, 10' der Arbeitsräume 8, 8' einmünden.
-
Die Funktion dieser Pumpe, die zum Beispiel als Lenkungspumpe in Automobilen
verwendet und dadurch mit wechselnden Drehzahlen angetrieben wird, ist folgende:
Die Pumpe fördert über die Druckanschlüsse 15 Druckmittel in den Druckraum 16. Von
diesem Druckraum 16 gelangt das Druckmittel über eine Leitung in den Raum 21 und
durch die Blende 23 zum Druckanschluß 24 der Pumpe. Beim Durchströmen des
Druckmittels
durch die Blende 23 entsteht an dieser ein gewisser Druckabfall. Der somit niedrigere
Druck am Druckanschluß 24 wird über die Leitung 25 in den Federraum 28 geleitet
und wirkt auf die Stirnseite 29 des Steuerschiebers 19. Steigt nun die Drehzahl
des Drehkolbens 4 und damit auch die Druckmittelmenge, so erhöht sich der Druck
im Raum 21 und der Steuerschieber 19 verschiebt sich entgegen der Kraft der Druckfeder
30 in den Federraum 28 so weit hinein, bis über die Steuernut 20 des Steuerschiebers
19 eine Verhindung vom Raum 21 zum Überströmkanal 31 hergestellt ist und das zuviel
geförderte Druckmittel über den Ringkanal 32 und die radialen Einströmöffnungen
33 den Saugbereichen 10, 10' der Arbeitsräume 8, 8' zugeführt wird. Das restliche
benötigte Druckmittel zum Füllen der Arbeitsräume 8, 8' in ihren Saugbereichen 10,
10' wird über die öffnungen 36 und die Ringkanäle 34, 34' vom Sauganschluß 35 angesaugt.
Beim Absinken der Drehzahl des Drehkolbens 4 sinkt auch wieder die Druckdifferenz
an den beiden Stirnseite 22 und 29 des Steuerschiebers 19, so daß dieser durch die
Kraft der Druckfeder 30 wieder nach rechts verschoben wird und die Verbindung vom
Raum 21 zum überströmkanal 31 absperrt.
-
Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 und 5 hat fast den gleichen
Aufbau und die gleiche Funktion wie das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1,
2 und 3. Ein Unterschied besteht darin, daß der überströmkanal 31 ein zu beiden
Seiten des ringförmigen Gehäuses 7 im Pumpengehäuse 1 ausgebildeter Ringkanal 34
und 34' ist und dieses ringförmige Gehäuse 7 halb umschließt, wobei axiale öffnungen
36 in die Saugbereiche 10, 10' der Arbeitsräume 8, 8' einmünden. Der zweite Unterschied
besteht darin, daß ein mit dem Sauganschluß 35 der Pumpe verbundener Ringkanal 32
das ringförmige Gehäuse 7 in dessen mittleren Bereich halb umschließt und der Ringkanal
32 über radiale Einströmöffnungen 33 und 33', die annähernd tangential zum Drehkolben
4 ausgebildet sind, in die Saugbereiche 10, 10'
der Arbeitsräume
8, 8' einmündet.
-
Das VOll der Mengenregeleinrichtung 18 abgeregelte Druckmittel strörnt
also im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Figuren 1, 2 und 3 axial und das frei
angesaugte Druckmittel radial in die Saugbereiche 10, 10' der Arbeitsräume 8, 8'.