DE2600918C2 - Regelpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelpu-npe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der US-PS 29 75 717 ist eine regelbare Drehkolbenpumpe bekannt, die einen Rotor aufweist, der von einem Hubring exzentrisch umschlossen ist und an dessen Innenkontur Arbeitsschieber anliegen, die in Schlitzen des Rotors verschiebbar geführt sind. An dem Hubring liegt eine am Gehäuse abgestützte Druckfeder und der Druckfeder diametral gegenüber ein Verstellkolben einer Verstelleinrichtung an, durch den die Exzentrizität des Hubrings zum Rotor und damit der Pumpenhub verstellbar ist. Die zwischen Rotor und Hubring gebildete Druckkammer ist so angeordnet, daß eine Kraftkomponente des in der Druckkammer herrschenden und auf den Hubring wirkenden Förderdrucks den Hubring gegen den Verstellkolben der Verstelleinrichtung drückt.

Der auf den Verstellkolben der Verstelleinrichtung einwirkende Versteljdruck, mit dem der Verstellkolben gegen den Hubring drückt, wird durch einen Differenzdruckkolben gesteuert, dessen eine Wirkfläche im Sinne einer Druckbeaufschlagung des Verstellkolbens vom Druck vor einer Blende im Pumpenauslaß beaufschlagt ist und dessen zweite Wirkfläche im Sinne einer Nichtbeaufschlagung des Verstellkolbens vom Druck hinter der Blende im Pumpenauslaß beaufschlagt ist. Dabei ist der Differenzdruckkolben außerdem noch von einer Druckfeder im Sinne einer Druckbeaufschlagung des Versteükoibens belastei.

Der Differenzdruckkolben ist in einer Zylinderkammer verschiebbar angeordnet und weist zwei radial umlaufende Ringnuten auf, die in einem Abstand nebeneinander angeordnet sind, der dem Durchmesser der radial in die Zylinderkammer einmündenden Verbindungsleitung entspricht, die zur Druckkammer der Verstelleinrichtung führt, in die der Verstellkolben hineinragt

Radial in die Zylinderkammer münden außerdem eine Verbindung vom Pumpenauslaß vor der Blende und eine zum Rücklauf führende Leitung. Diese beiden Mündungen sind zu den am Differenzdruckkolben radial umlaufenden Ringnuteil so angeordnet, daß in der einen Schaltstellung des Differenzdruckkolbens die Verbindung vom Pumpenauslaß vor der Blende über die eine Ringnut mit der Druckkammer der Verstelleinrichtung verbunden ist und daß in der anderen Schaltstellung die Druckkammer der Verstelleinrichtung über eine zweite Ringnut mit der zum Rücklauf führenden Leitung verbunden ist.

Bei dieser Regelpumpe kann der Verstelldruck in der Druckkammer der Verstelleinrichtung den Wert des Förderdrucks erreichen, so daß es erforderlich ist, die Druckkammer der Verstelleinrichtung und die dazugehörigen Leitungen mit entsprechend großen Wandstärken auszubilden. Hierdurch hervorgerufene größere Abmessungen und höheres Gewicht der Pumpe sind insbesondere bei der Verwendung in Kraftfahrzeugen von Nachteil.

Um ein Umschalten des Differenzdruckkolbens mit kurzer Umschaltzeit und damit hoher Feinfühligkeit der Regeleinrichtung zu erreichen, müßte die Breite des Stegs zwischen den beiden Ringnuten am Differenz-

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druckkolben genau dem Durchmessender Mündung der zur Druckkammer der Verstelleinrichtung führenden Verbindungsleitung entsprechen. Diese hohe Fertigungsgenauigkeit ist nachteiligerweise äußerst kostspielig. Verzichtet man aber auf diese hohe Präzision, so muß man den Steg breiter machen als den Durchmesser der Mündung, was zu einer Hysterese beim Umschaltvorgang führt und die Feinfühligkeit der Regeleinrichtung mindert.

Eine weitere Minderung der Feinfühligkeit dieser Regelpumpe wird durch die Reibungskräfte der Dichtung am Verstellkolben bei dessen Verschiebung hervorgerufen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Regelpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zu schaffen, die feinfühlig regelt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst Dadurch ist es möglich, daß die Verstelleinrichtung in dem von der Blende im Pumpenauslaß bestimmten Bereich, in dem eine Regelung erfolgen soll, mit einem Verstelldruck beaufschlagt wird, der geringer 'st als der Förderdruck, so daß die zur Verstelleinrichtung führende Leitung mit geringer Wandstärke ausgeführt werden kann. Ebenfalls können die Bauteile der Verstelleinrichtung, auf die der Verstelldruck wirkt, in leichter Bauweise ausgeführt werden. Der Verstelldruck regelt sich immer proportional zur Druckdifferenz an der Blende im Pumpenauslaß, wobei schon geringe Änderungen der Druckdifferenz am Differenzdruckkolben einen Regelvorgang mit nur geringen Regelschwankungen auslösen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Drehkolbenpumpe im Schnitt,

F i g. 2 ein Diagramm des Druckes über der Fördermenge der Drehkolbenpumpe nach F i g. 1,

Fig.3 eir Diagramm der Fördermenge über der Drehzahl der Drehkolbenpumpe nach F i g. 1.

Die in F i g. 1 dargestellte Regelpumpe ist eine Drehkolbenpumpe mit einem einen Rotor 1 exzentrisch umschließenden Hubring 2. Die in radialen Schlitzen 3 des Rotors 1 verschiebbar angeordneten Arbeitsschieber 4 liegen mit ihren radial nach außen ratenden Stirnseiten an der Innenkontur des Hubrings 2 an. Der Hubring 2 ist in einer langlochförmigen Ausnehmung 5 im Pumpengehäuse 6 verschiebbar angeordnet, wobei die Breite der Ausnehmung 5 dem Außendurchmesser des Hubrings 2 und die Tiefe der Ausnehmung 5 der Breite des Hubrings 2 entspricht, so daß die Ausnehmung 5 vom Hubring 2 in eine Druckkammer 8 und eine Federkammer 9 unterteilt ist. In der Federkammer 9 ist eine am Hubring 2 anliegende Druckfeder 7 angeordnet, die am Pumpengehäuse 6 abgestützt ist und durch die der Hubring 2 in die Druckkammer 8 verschiebbar ist. In die Druckkammer 8 mündet eine Verbindung 10', die über eine Verbindung 10 von einem Pumpetiauslaß 11 zur Druckkammer 8 führt und über die die Druckkammer 8 und der die Verstelleinrichtung bildende Hubring 2 druckbeaufschlagbar sind. Entsprechend der Druckbeaufschlagung verschiebt sich der Hubring 2 entgegen der Kraft der Druckfeder 7 .in der langlochförmigen Ausnehmung 5, sodaß sich die Exzentrizität des Hubrings 2 gegenüber dem Rotor 1 und damit der Fumpenhub ändert. Damit kein Störkräfte vom Druck im Druckbereich 12 zwischen Rotor 1 und Hubring 2 auf den Hubring 2 einwirken können, ist der Druckbereich 12 so angeordnet, daß die resultierende, auf den Hubring 2 einwirkende Kraft rechtwinklig zur resultierenden Beaufschlagungskraft des Hubrings 2 durch den Verstelldruck in der Druckkammer 8 einwirkt. Dadurch wird dieser im Druckbereich 12 herrschende Druck über den Hubring 2 direkt am Pumpengehäuse 6 abgestützt und beeinflußt nicht die durch Verstelldruck und die Kraft der Druckfeder 7 bestimmten Verstellkräfte des Hubrings 2.

Die Verbindung 10, 10', die vom Bereich vor einer Blende 13 im Pumpenauslaß 11 zur Druckkammer 8 führt, ist durch einen Steuerkolben 14 absperrbar, der über eine Druckfeder 15 an einem Kolbenschieber 16 abgestützt ist und zusammen mit dem Kolbenschieber 16 einen Differenzdruckkolben 17 bildet Steuerkolben 14 und Kolbenschieber 16 sind in einer koaxialen Zylinderbohrung 18 verschiebbar angeordnet, die im Bereich des Kolbenschiebers 16 mit einer Ringnut 19 versehen ist, in die eine ringförmige Erweiterung 20 des Kolbenschiebers 16 hineinragt. Die ringförmige Erweiterung 20 hat den gleichen Durchmesser wie die Ringnut 19 aber eine geringere axiale Ausdehnung, so daß die ringförmige Erweiterung 20 von der Ringnut 19 in zwei Kammern unterteilt wird. Die Stirnflächen der ringförmigen Erweiterung 20 bilden eine erste Wirkfläche 21 und eine zweite Wirkfläche 22. Die der ersten Wirkfläche 21 zugeordnete Kammer ist mit dem Pumpenauslaß 11 vor der Blende 13 und die der zweiten Wirkfläche 22 zugeordneten Kammer über eine Leitung 23 mit dem Pumpenauslaß 11 hinter der Blende 13 verbunden. Diese Leitung 23 mündet über eine Drossel 24 in die der zweiten Wirkfläche 22 zugeordneten Kammer, die über ein Überdruckventil 25 mit einem Rücklauf 26 verbindbar ist, wobei der Rücklauf 26 zum Pumpeneinlaß 27 führt.

Der zwischen dem Steuerkolben 14 und dem Kolbenschieber 16 in der Zylinderbohrung 18 gebildete Zylinderraum 28, in dem die Druckfeder 15 angeordnet ist, ist über eine Drossel 29 ebenfalls mit dem Rücklauf 26 verbunden. Diese Drossel 29 dient dazu, die Federsch-vingungen der Druckfeder 15 zu dämpfen.

Die Verbindung 10' verbindet die Druckkammer 8 mit der Zylinderbohrung IU und mündet stirnseitig in die Zylinderbohrung 18, so daß der Steuerkolben 14 permanent von dem in der Druckkammer 8 herrschenden Verstelldruck beaufschlagt ist. Die von dem Verstelldruck beaufschlagte Fläche des Steuerkolbens 14 bildet eine dritte Wirkfläche 30 des Differenzdruckkolbens 17.

Die Verbindung 10 führt vom Pumpenauslaß 11 vor der Blende 13 zur ilylinderbohrung 18 und mündet in eine im Bereich des Steuerkolbens 14 in der zylindrischen Mantelfläche der Zylinderbohrung 18 ausgebildete Ringnut 31.

Ist die Beaufschlagung des Steuerkolbens 14 durch den Verstelldruck nur so hoch, daß der Steuerkolben 14 nicht gegen die Kraft der am Kolbenschieber 16 anliegenden Druckfeder 15 verschoben ist, so besteht über radiale Bohrunger 32 des Steuerkolbens 14. die in eine zur Verbindung 10' hin offene zentrische Sackbohrung 33 im Steuerkolben 14 münden, ein freier Durchgang vom Pumpenauslaß 11 vor der Blende 13 über die Verbindung 10, die Ringnut 31, die radiale Bohrungen 32 und die Sackbohrung 33 über die Verbindung 10' zur Druckkammer 8.

Bei Überwindung der Federkraft der Druckfeder 15 durch den auf die dritte Wirkfläche 30 des Steuerkolbens 14 wirkenden Verstelldruck verschiebt sich der

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Steuerkolben 14 so, daß die radialen Bohrungen 32 nicht mehr mit der Ringnut 31 in Überdeckung sind und so der freie Durchgang von Pumpenauslaß 11 vor der Blende 13 zur Druckkammer 8 abgesperrt ist. Der Steuerkolben 14 wirkt also als Ventilschieber.

Die Wirkungsweise dieser erfindungsgemäßen Regelpumpe ist wie folgt. Befindet sich der Hubring 2 in einer wie in F i g. 1 dargestellten Stellung, so besteht ein großer Förderhub und es wird eine große Druckmittelmenge gefördert. Diese große Druckmittelmenge erzeugt an der Blende 13 im Pumpenauslaß 11 einen großen Differenzdruck. Da der Druck im Pumpenauslaß 11 vor der Blende 13 auf die erste Wirkfläche 21 und der Druck hinter der Blende 13 auf die zweite Wirkfläche 22 einwirkt, wird der Kolbenschieber 16 entsprechend dieses Differenzdruckes gegen die Kraft der Druckfeder 15 verschoben. Dadurch erhöht sich auch die Kraft mit der der Steuerkolben 14 in Öffnungsrichtung des Durchgangs vom Pumpenauslaß 11 vor der Blende 13 zur Druckkammer 8 beaufschlagt wird. Der an der Blende 13 durch die größere Fördermenge entstandene größere Staudruck führt dabei auch zu einer Erhöhung des Verstelldrucks in der Druckkammer 8 der Verstelleinrichtung und damit zu einer Verschiebung des Hubrings 2 gegen die Kraft der Druckfeder 7 im Sinne einer Verkleinerung des Pumpenhubes, was damit auch zu einer Verkleinerung der Fördermenge führt.

Der Verstelldruck in der Druckkammer 8 kann sich aber nur soweit erhöhen, bis sich der von ihm an der dritten Wirkfläche 30 beaufschlagte Steuerkolben 14 gegen die Kraft der Druckfeder 15 verschiebt und den Durchgang von der Verbindung 10 zur Verbindung 10' absperrt. Dadurch ist der Verstelldruck immer wesentlich unter dem am Pumpenauslaß 11 vor der Blende 13 herrschenden Druck.

Da nach dem Verstellen des Hubrings 2 zu einem geringeren Förderhub die Kördermenge und da<nit der Differenzdruck an der Blende 13 sinkt, wird der Kolbenschieber 16 auch wieder von der Druckfeder 15 nach rechts verschoben. Der Verstelldruck hält aber noch den Steuerkolben 14 in einer den Durchgang von der Verbindung 10 zur Verbindung 10' sperrenden Stellung bis der Verstelldruck in der Druckkammer 8 sich über eine zum Rücklauf 26 führende Drossel 34 soweit abgebaut hat, daß die Federkraft der Druckfeder 15 den Steuerkolben 14 wieder in die Öffnungsstellung verschiebt. Bei einem entsprechenden Spalt zwischen dem Hubring 2 und der langlochförmigen Ausnehmung 5 aufgrund von z. B. Fertigungstoleranzen kann durch diesen Spalt die Drossel 34 ersetzt sein.

Erhöht sich aus irgendwelchen Gründen, wie z. B. durch einen Defekt in dem zu versorgenden Hydrauliksystem, der Druck am Pumpenauslaß 11 über einen durch das Oberdruckventil 25 festgelegten Druck, so öffnet sich dieses Oberdruckventil 25. Da aber in der Leitung 23 vom Pumpenauslaß 11 zu der der zweiten Wirkfläche 22 des Kolbenschiebers 16 zugeordneten Kammer die Drossel 24 angeordnet ist, baut sich bei geöffnetem Überdruckventil 25 zwar der Dmck in dieser Kammer sofort ab, der Druck am Pumpenauslaß 11 bleibt aber weitgehend bestehen. Dadurch ist der Kolbenschieber nicht mehr auf der Wirkfläche 22 vom Druck hinter der Blende 13 beaufschlagt, sondern nur noch die Wirkfläche 21 vom Druck vor der Blende 13. Dieses führt sofort zu einer Öffnung des Durchgangs am Steuerkolben 14 und einer Verstellung des Hubrings 2 zu einer Fördermengenverringerung bzw. einem Förderhub 0.

Damit wird außer einer Fördcrniengenabhängigcn Regelung auch eine druekabhüngige Regelung der Fördermenge erzielt, wie es in den F i g. 2 und 3 graphisch dargestellt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

26 OO Patentansprüche:

1. Regelpumpe mit einer Verstelleinrichtung, die von einem von der Fördermenge der Pumpe abhängigen Verstelldruck beaufschlagbar ist und durch die ein den Pumpenhub bestimmendes Bauteil der Pumpe gegen eine Gegenkraft verstellbar ist, mit einer Differenzdruckeinrichtung, durch die der Vestelldruck steuerbar ist, und deren erste Wirkfläche vom ic Druck vor einer Blende in der Ausgangsleitung der Pumpe im Sinne einer Druckbeaufschlagung der Verstelleinrichtung, und deren zweite Wirkfläche vom Druck hinter der Blende im Sinne einer Nichtbeaufschlagung der Verstelleinrichtung beaufschlagt ist, wobei die Differenzdruckeinrichtung eine dritte, im Sinne einer Nichtbeaufschlagung der Verstelleinrichtung vom Verstelldruck beaufschlagbare Wirkfläche aufweist, dadurch geicennzeichn e t, daß öie Differenzdruckeinrichtung (17) aus einem Kolbenschieber (16) und einem sich am Kolbenschieber (16) über eine Druckfeder (15) abstützenden Ventilkolben (14) besteht, daß der Kolbenschieber (16) die erste (21) und die zweite Wirkfläche (22) aufweist, daß der Ventilkolben (14) die dritte Wirkfläche (30) aufweist, und daß -durch eine Verschiebung des Ventilkolbens (14) gegen die Kraft der Druckfeder (15) die steuerbare Verbindung (31, 32) vom Pumpenausgang vor der Blende zur Verstelleinrichtung absperrbar ist.

2. Regelpuiiipe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffe->enzdn-,kkoiben (17) im Sinne eines Absperrens der Verbindung (10, 10') vom Pumpenauslaß (11) zur Vestellei richtung (2) zusätzlich von einer Feder beaufschlagt ist.

3. Regeipumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (14) und der Kolbenschieber (16) in einer koaxialen Zylinderbohrung (18) angeordnet sind.

4. Regelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste_; zweite und dritte Wirkfläche (21, 22 und 30) jeweiis gleichgroß sind.

5. Regelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der KoI-benschieber (16) eine ringförmige Erweiterung (20) aufweist, die in eine im Durchmesser entsprechende, in der zylindrischen Wand der Zylinderbohrung (18) ausgebildete Ringnut (19) mit größerer axialer Ausdehnung als die ringförmige Erweiterung (20) hineinragt, und daß die Stirnflächen der ringförmigen Erweiterung (20) die erste und zweite Wirkfläche (21 und 22) sind.

6. Regelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum (28) zwischen Ventilkolben (14) und Kolbenschieber (16), in dem die Druckfeder (15) angeordnet ist, über eine Drossel (29) mit dem Rücklauf (26) verbunden ist.

7. Regelpumpe nach einem der vorhergehenden go Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (23) vom Pumpenauslaß (11) zu der der ersten Wirkfäche (21) angeordneten Druckkammer des Differenzdruckkolbens (17) eine Drossel (24) angeordnet ist, und daß die Druckkammer über ein Überdruckventil (25) mit einem Rücklauf (26) verbindbar ist.

8. Regelpumpe nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer der Verstelleinrichtung (8) über eine Drossel (34) mit dem Rücklauf (26) verbunden ist.