DE2939405A1

DE2939405A1 - Umlaufende hydraulische vorrichtung

Info

Publication number: DE2939405A1
Application number: DE19792939405
Authority: DE
Inventors: Hiroto Iwata
Original assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Current assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Priority date: 1978-10-03
Filing date: 1979-09-28
Publication date: 1980-04-24
Also published as: GB2032528B; FR2439886A1; FR2439886B1; DE2939405C2; US4289454A; JPS5549594A; JPS631475B2; GB2032528A

Description

I 128 28.9.1979

JIDOSHA KIKI CO., LTD 10-12, Yoyogi 2-chome Shibuya-ku, Tokyo, Japan

UMLAUFENDE HYDRAULISCHE VORRICHTUNG.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine umlaufende hydraulische Vorrichtung, welche eine sogenannte Cleichdruckf lüge lnurnne benutzt. Insbesondere betrifft die Erfindung eine umlaufende hydraulische Vorrichtung, welche für die Servosteuerung von fahrzeugen geeignet ist, weil eine Verringerung des Leistungsverbrauchs erreicht werden kann indem man die Zunahme des Durchflusses mit der Zunahme der Drehgeschwindigkeit begrenzt.

Die Fördermenge einer Pumne ändert sich nronortional zur Drehgeschwindigkeit derselben. Bei einer Pumne, welche in einem Fahrzeug montiert ist und vom Fahrzeugmotor angetrieben ist, muss die Förderleistung der Pumne ausreichend gemacht werden, um das notwendige hydraulische Fluidum zur hydraulischen Maschine, etwa die Servosteuerung des Fahrzeuges, zu fördern, selbst wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors klein ist, d.h. wenn die Förderleistung der Pumne klein ist. Wenn jedoch die Förderleistung der Pumne auf diesen Wert festgelegt wird, wird der hydraulischen Vorrichtung bei hohen Drehgeschwindigkeiten des

030017/0675

• W

- 4 Motors ein Fluidumüberschuss zugeführt, was Verluste bedeutet.

Hs ist deshalb vorgeschlagen worden die Abflusseite der Pumpe mit einem Durchflussmengensteuerventil zu versehen und wenn die Förderleistung der Pumne einen bestimmten Wert übersteigt, das überschüssige Fluidum zurück in den Behälter zu fördern, umso die Förderleistung zur hydraulischen Maschine konstant zu halten. In einer anderen Pumnvorrichtung ist vorgeschlagen worden um nachdem die Förderleistung auf einen bestimmten Wert gehalten worden ist, die Förderleistung weiter zu verringern, (siehe hierzu US-PS 3426785 und 3314495).

Weil diese Durchflussteuerventile in Abhängigkeit von der Durchflussmenge unabhängig vom Druck des von der Pumne geförderten Fluidums arbeiten, ist die Fördermenge trotzdem gross. Wenn die hydraulische Maschine unter Bedigungen betrieben wird, bei denen die Pluidummenge unterhalb einem gegebenen Wert gehalten wird und der Druck auf der Pumpseite ansteigt, wirkt der gestiegene Druck auf das gesamte unter Druck stehende Fluidum, welches von der Pumpe gefördert wird. Deshalb muss die Puiime eine· i;rosse Menge unter hohem Druck stehendes Fluidum fördern, was den i.-ei stungs verb rauch <Jer Maschine ansteigen lässt. Aussc-r-d-em ist der Aufbau des Steuerventils der obigen Pumnvorrichtung, in welcher die Durchflussmenge verringert werden kann, sehr komnliziert und die mechanischen Geräusche und Schwingungen sind gross und <Jiü J)u ich flussmenge zur hydraulischen Vorrichtung kann durch Druckänderungen verändert werden.

i)ie Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine umlaufende hydraulische Vorrichtung der genannten Art zu schaffe«, weiche die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweist,

um laufende Erfindungsgejuäss wird diese Aufgabe gelöst durch eine/hydraulische Vorrichtung mit einer Flügelpumpe , mit einem drehbar angetriebenen Rotor, mehreren Flügeln, welche gleitend in im Rotor radial geformten Nuten gleitend eingepasst sind und einem NockenHng mit dem die Flügel in gleitende Berührung stehen , wobei in dieser Vorrichtung ein Fluidum in eine Kammer eingeführt wird, weiche von dem Rotor, den Flügeln und dem Nockenring

030017/0675

gebildet wird und über zwei Abflussöffnungen abgeführt wird, welche symmetrisch bezüglich des Rotors angeordnet sind, zwei unabhängigen, voneinander getrennten Abflusskammern, welche jeweils mit eLner der Abflussöffnungen in Verbindung stehen und einem Steuerventil, welches die Verbindung zwischen einer der Abflusskammern und einer hydraulischen Maschine durchtrennt und das überschüssige Fluidum von der Abflusskammer zur Behälterseite zurückführt.

Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen,welche eine bevorzugte Ausführungsform derselben darstellen, beispielsweise beschrieben. In den Zeichnungen sind:

Figur 1 eine senkrechte Schnittdarstellung des Hauptteiles einer Ausführungsform der umlaufenden hydraulischen Vorrichtung nach der Erfindung;

Figur 2 eine Seitenansicht von links derselben Ausführungsform, in der ein Teil im Schnitt dargestellt ist, wobei der Schnitt entlang der Linie II-II der Figur 1 geführt ist;

Figur 3 eine Schnittdarstellung derselben Ausführungsform entlang der Linie III-III in der Figur 1;

die Figuren 4(A), 4(B), 4 (C) und 4 (D) Schnittdarstellungen des in der Figur 2 dargestellten Steuerventils in denen die Betriebszustände nacheinander angegeben sind; und

Figur 5 eine graphische Darstellung der Durchflussmengen und iles Leistungsverbrauchs der umlaufenden hydraulischen Vorrichtung nach der Erfindung;

In den Figuren 1 und 2 bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Gehäuse, welches aus einem Hinterteil la und einem Vorderteil Ib besteht, zwischen denen Dichtungselemente 2 angeordnet sind. Im Gehäuse 1 ist eine Flügelpumpe 3 und ein Steuerventil 4 montiert. Die Flügelpumpe 3 besteht aus einem Rotor 5, Flügeln 6, welche gleitend in radialen Nuten im Rotor 5 angeordnet sind, einer Seitenplatte 8 und einer Druckplatte 9, welche jeweils auf einer

030017/067S

ORIGINAL INSPECTED

Seite des Rotors 5 angeordnet sind, und einem ringförmigen Nockeriring 10, welcher gleitend mit den Flügeln in Berührung steht

und zwischen den beiden Platten 8 und 9 angeordnet ist. Die Seitenplatte 8 ist mit Einlassöffnungen 11 versehen, welche bezüglich des Rotors 5 in axial symmetrischen Stellungen vorgesehen sind. Die Druckplatte 9 ist mit den Abflussöffnungen 12A und 12Ii versehen, welche axial symmetrisch zum Rotor 5 angeordnet sind und um 90 Grad gegenüber den Einlassöffnungen verschoben sind (siehe Figur 3). Die Bezugsziffer 13 bezeichnet die Einlassöffnung für ein hydraulisches Fluidum, welche Oeffnung mit den Einlassöffnungen 11 über innere Durchlässe 14 in Verbindung steht.

Die Abflussöffnungen 12A und 12B stehen mit Abflusskammern 15A und 15B in Verbindung welche getrennt im Hinterteil la geformt sind. Die Bezugsziffer 16 bezeichnet eine Dichtung, welche die beiden AbfJusskammern 15A und 15B trennt. Eine Abflusskammer 15Λ kann über eine Messöffnung 17 mit einem Zufuhrdurchlass 18 und einer hydraulischen Maschine in Verbindung stehen. Die andere Abflusskaninier 15 steht mit der Abflusskammer 15A über einen inneren Durchlass 19 im Hinterteil la, das Steuerventil 4 und einem anderen inneren Durchlass 21 in Verbindung. Mit anderen Worten, die Abflusskammer 15B steht mit dem Zufuhrdurchlass 18 über das Steuerventil 4 und die Abflusskammer ISA in Verbindung. In der Figur 3 bezeichnen die Bezugsnummern 22A und 22B Eingänge für das hydraulische Fluidum, welche das hydraulische Fluidum in die jeweiligen Abflusskammern 15A und 15B zu den Rückseiten der Flügel 6 führen. Verengungen 23A und 23B sind in der Druckplatte 9 vorgesehen und ein Gegendruck wird über die Verengungen 23Λ ind 23B auf die Flügel geführt.

Im Steuerventil 4 ist ein Schieber 26 gleitend in eine Bohrung 25 eingepasst, welche im Hinterteil la vorgesehen ist. Der Schieber 26 wird in einer Richtung mit Hilfe einer Rückzugfeder Π vorgespannt. Die Kammer 28, in welcher die Rückzugfeder 27 angeordnet ist, steht mit der flussabwärtigen Seite der Messöi'fntmg 17 über einen Durchlass 29 in Verbindung (siehe Figur 2) „ (Im den Schieber 26 herum sind Stege 3OA und 30b und ringförmige Nuten 31a und 31b zwischen den Stegen geformt. Je nach der Lage des Schiebers 26 können die Verbindungen zwischen dem

030017/0675

19 - ⁷ -

inneren Durchlass/und deminneren Durchlass 21 oder dem Durchlass 32 auf der Saugseite (auf der Behälterseite), oder die Verbindung zwischen dem inneren Durchlass 21 und der Oeffnung 33 des inneren Durchlasses 14 auf der Saugseite (Behälterseite) in der unten beschriebenen Weise gesteuert werden, umso die Durchflussmenge zum Zufuhrdurchlass 18 zu regeln.

In der umlaufenden hydraulischen Vorrichtung nach der Erfindung mit dem oben beschriebenen Aufbau wird das hydraulische Fluidum_/ wenn der Rotor 5 durch die Antriebswelle 20 gedreht wird in die Rotorkammer , welche von den aufeinanderfolgenden Flügeln 6 um den Rotor 5, der Aussenflache des Rotors 5 und der Innenfläche des Nockenringes gebildet wird, über das Eingangsrohr 13, die inneren Durchlässe 14 und die Einlassöffnungen 11 zugeführt und (.las hydraulische Fluidum wird dann über die beiden Abflussöffnungen 12A und 12B abgeführt. Die Abflussöffnungen 12Λ und 12B stehen mit je einer getrennten Abflusskammer 15A und 15B in Verbindung. Die Abflusskammer 15A steht in direkter Verbindung mit dem Zufuhrdurchlass 18, während die Abflusskammer 15B mit dem Zufuhrdurchlass 18 über das Steuerventil 4 und die Abflusskammer 15Λ in Verbindung steht, wobei das hydraulische Fluidum der Abflusskammer 15B in das Steuerventil geleitet wird. Weil jedoch der Durchfluss des Fluidums durch die Messöffnung

17 im Zufuhrdurchlass 18 klein ist, wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors klein ist, wird der Schieber 26, welcher von der Druckdifferenz zwischen der Vorderseite und der Hinterseite der Oeffnung 17 betätigt wird, in der in den Figuren 2 und 4 (A) dargestellten Ruhelage gehalten. Somit steht der innere Durchlass 19 nur mit dem inneren Durchlass 21 über die ringförmige Nut 31a und die Stege 30a und 30b des Schiebers 26 in Verbindung, sodass das gesamte hydraulische Fluidum von der Zufuhrkammer 15B in die Zufuhrkammer 15A geleitet wird und dort sich mit dem hydraulischen Fluidum in der Zufuhrkammer 15A vermischt und sie werden dann in den Zufuhrdurchlass geführt. (In der Zone A der Figur 5 stellt die gestrichelte Linie q den Durchfluss des Fluidums von der Abflusskammer 15B und die durchgezogene Linie Q stellt den Durchfluss des Gesamtfluidums von beiden Abflusskammern 15A und 15B dar. Dies trifft auch für die weitere Keschreibung zu.)

030017/0675

— ο —

Wenn der Durchfluss durch die Messöffnung 17 des Zufuhrdurchlasses 18 einen bestimmten Wert übersteigt, nimmt der Druckunterschied zwischen der Vorderseite und der Rückseite der Messöffnungen 17 zu, wodurch der Schieber 26 gegen die Kraft der Rückzugefeder 27 bewegt wird. Mit der Verschiebung des Schiebers 2(i verringert der Steg 3OB des Schiebers 26 allmählich den Verbindungsquerschnitt zwischen ^_6n inneren Durchlässen 19 und 21 sowie es in den Figuren 4 (B) und 4 (C) dargestellt ist und der Verbindungsquerschnitt wird schliesslich geschlossen. Gleichzeitig zu den obigen Vorgängen wird eine Verbindung zwischen dem inneren Durchlass 19 und dem Durchlass 32 auf der Saugseite über die ringförmige Nut 31b durch den Steg 30b hergestellt und deren Querschnitt allmählich vergrössert. Dadurch wird die Menge an hydraulischem Fluidum von der Abflusskammer 15B zum inneren Durchlass 21B, welcher mit der Abflusskammer 15B in Verbindung steht, allmählich verringert, während die in den Behälter zugeführte Menge vergrössert wird. Somit nimmt die Menge an hydrau1ischer Flüssigkeit, welche von der Abflusskammer 15B zum Zufuhrdurchlass 18 geführt wird, ab, sowie es durch die gestrichelte Linie q in der Zone B der Figur 5 dargestellt ist und diese Menge wird schliesslich gleich Null (Punkt D der Figur 5). Die Summe des von der Zufuhrkammer ISA zugeführten Fluidums,welche mit der Zunahme der Drehgeschwindigkeit des Rotors 5 zunimmt und des iJuidums,welches von der Abflusskammer 15B herkommt, sind durch die durchgezogene Linie O dargestellt, welche sich auf einem last konstanten Wert befindet.

die Drehgeschwindigkeit des Rotors ait dem nach rechts Verschiebe« des Schiebers 26 aus der Stellung der Figur 4 (C) zunimmt, verbindet der Steg 30a den inneren Durchlass 21 mit der Oeffnung 33 des Durchlasses 14 auf der Saugseite über die ring form ige Nut 31a, sowie es in der Figur 4(D) dargestellt ist und der Verbindungsquerschnitt nimmt allmählich zu. Somit wird ein Teil des hydraulischen Fluidums von der Durchflusskammer ISA auf" die Saugseite der Pumpe über diesen Verbindungsweg zurückgeführt, sodass trotz der Zunahme der Drehgeschwindigkeit des ftotors 5 die i luidummenge zum Zuführdurchlass 18 gleich bieibt (Zone C der Figur 5). Nebenbei bemerkt, es wird in dieser Zone das von der Abflusskammer 15B gelieferte hydraulische Fluidum

030017/0675

vollständig auf die Tankseite über den inneren Durchlass 1'.),

31b
die ringförmige Nut/des Schiebers 26 und den Durchlass 32 au!" der Saugseite zurückgeführt, sodass die Verbindung zwischen den Kammerη 1SA und ISB geschlossen ist. In diesem Zustand wird selbst bei Druckzunahine in hydraulischen Vorrichtungen, welche an den Zufuhrdurchlass 18 angeschlossen sind, die Druckzunahine nur die Zufuhrkaminer 15A beeinflussen, während die Zufuhrkamnier I5H von solch einem Druckanstieg frei ist und die erforderliche Leistung kann auf etwa die Hälfte im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen gesenkt werden, in denen die gesamte Zufuhr unter hohen Druck gesetzt wird. Die ausgezogene Linie P und die gestrichelte Linie η stellen jeweils die erforderlichen Leistungen der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung und einer herkömmlichen Vorrichtung dar für den Fall, dass der Druck für die angeschlossenen hydraulischen Vorrichtungen 30 bar beträgt und aus denen die Wirkung in Richtung einer Verringerung des Le i s t ungs ve !"branches verständlich wird. Die Verringerung des I.e. i s t iings Verbrauches ist nicht nur von Vorteil im Hinblick auf die linerg ice inspa rung_/sondern auch für die Verhütung des Fressens der Pumpen durch den Temperaturanstieg der hydraulischen lluiden, die Zerstörung der hydraulischen Fluiden und die Abnutzung der (Ueitteile, wodurch eine Verbesserung der Lebensdauer und Zuverlässigkeit der hydraulischen Vorrichtung erreicht wird.

Desweiteren sei bemerkt, dass das Steuerventil in der dargestellten Ausführungsform nur ein Beispiel ist und viele Arten herkömmlicher Steuerventile gleichwohl benutzt werden können. Insbesondere, wenn ein herkömmliches Steuerventil benutzt wird, mit einer Kennlinie entsprechend der der Durchfluss in der Zone C der Figur 5 abnimmt, ist _es ideal als Vorrichtung für (?·^ Servosteuerung. Andererseits ist es auch möglich das Steuerventil nur als Umschaltventil auszuführen.

030017/0675

Claims

flJ Hm] au l'cndc hydraulische Vorrichtuni;, gekennzeichnet durch eine Flüge 1 pumpe, mit einem drehbar angetriebenen Rotor, mehreren Flügeln, welclie «leitend in im Rotor radial geformten Nuten gleitend eingepasst sind und einem Nockenring mit J_61n die Hügel in gleitender Berührung stehen , wobei in dieser Vorrichtung ein Fluidum in eine Kammer eingeführt wird, welche von dem Rotor, den Flügeln und dem Nockenring gebildet wird und über zwei Abflussöffnungen abgeführt wird, welche symmetrisch bezüglich des Rotors angeordnet sind, zwei unabhängigen, voneinander getrennten Abflusskammern, welche jeweils mit einer der Abflussöffnungen in Verbindung stehen und ein Steuerventil, welches die Verbindung zwischen einer der Abflusskammern und einer hydraulischen Maschine durchtrennt und das überschüssige Fluidum von der Abflusskammer zur Behälterseite zurückführt.

030017/067S
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abflusskammer direkt mit der hydraulischen Maschine in Verbindung steht, während die andere Abflusskammer über das Steuerventil mit der anderen Abflusskammer in Verbindung steht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein eine Abflussöffnung umgebendes Dichtelement zwischen dem Gehäuse, in welcher die Flügelpumpe angeordnet ist und einer Druckplatte, welche mit zwei Abflussöffnungen versehen ist, angeordnet ist und mit den Endflächen des Rotors und der Flügel in gleitender Berührung steht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil ein Schieberventil ist, welches vom Druckunterschied zwischen der Vorderseite und der Rückseite einer in der Zufuhrleitung zur hydraulischen Maschine angeordneten Oelfnung betätigt wird und das Schieberventil die Verbindungszustände der Durchgänge zwischen den beiden Abflusskammern, der hydraulischen Maschine und der Behälterseite steuert.
Γ·). Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schieberventil die Verbindung zwischen einer Ab I" 1 u ss kammer und der hydraulischen Maschine in Uebereinstimmuni; mit der Zunahme des von dieser Abflussöffnung gelieferten Fluidums durchtrennt und dann die Regelung so vornimmt, dass eine konstante Durchflussmenge von der anderen Abflusskammer zur hydraulischen Maschine erreicht wird.
(>. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil sich im Gehäuse befindet» in dem die Flügel pumpe angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Maschine eine Servolenkung eines Fahrzeuges ist und der Rotor der Flügelpumpe vom Motor des Fahrzeuges angetrieben wi rd.

030017/0675