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Regeleinrichtung für eine Verdrängerpumpe, insbesondere
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Flügelzellenpumpe Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung nach
der im Oberbegriff des Anspruches 1 näher beschriebenen Art.
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Insbesondere Flügelzellenpumpen werden sehr häufig zur Druckölversorgung
von Hilfskraftlenkungen verwendet.
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Zur Regelung des Förderstromes für die Hilfskraftlenkung ist es bekannt
den Druckkanal im Bereich der Entnahmestelle zu verengen. Durch diese Maßnahme tritt
eine höhere Strömungsgeschwindigkeit und damit auch eine Verringerung des statischen
Druckes auf der hinteren Seite des Stromregelkolbens auf. Auf diese Weise wird der
Differenzdruck zwischen den beiden Kolbenflächen größer und der Stromregelkolben
erfährt eine drehzahlabhängige Öffnungstendenz, womit in entsprechendem Umfang die
Einlaßöffnung in die Förderstromrücklaufleitung freigegeben wird. Auf diese Weise
wird in der Pumpe
mehr (Jydraulikflüssigkeit umgewälzt und der Förderstrorn
zu dem Verbraucher nimmt ab. Damit wird eine "fallende" Kennlinie der Flügelzellenpumpe
erreicht; d.h. der Volumendurchsatz wird ab einem bestimmmten Abregelpunkt nicht
weiter entsprechend der Leistung der Flügelzellenpumpe erhöht, sondern ggf. sogar
reduziert.
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Unterschiedliche Kennlinienvarianten sind aus verschiedenen Gründen
erwünscht. So ergibt z;B. eine fallende Kennlinie bei einer Hilfskraftlenkung bei
hohen Drehzahlen ein besseres Lenkungsverhalten. Außerdem nimmt der DurchlauFdruck
in der Lenkanlage bei einer fallenden Förderstromkennlinie bei steigenden Drehzahlen
ab. Die Folge ist eine geringere Leistungsaufnahme der Pumpe, was zu Temperaturabsenkungen
führt.
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Aus Energieeinsparungsgründen und zur Vermeidung von hohen Temperaturen
möchte man insbesondere bei hohen Drehzahlen und einem niederen Druck im System,
d.h.
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z.B. bei gerader Autobahnfahrt, nur einen geringen Volumendurchsatz.
Andererseits soll bei einer Lenkbewegunq, d.h. bei hohem Betriebsdruck, ein hoher
Förderstrom zur Verfügung stehen.
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Aus der DE-OS 32 11 948 ist deshalb bereits eine Regeleinrichtung
für eine Verdrängerpumpe bekannt, bei dem der Steuerschieber als Bügelfeder ausgebildet
ist, die auf der Vorderseite des Stromregelkolbens befestigt ist.
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Während der Verschiebung des Stromregelkolbens deckt das freie Ende
der Bügel feder entsprechend die Drosselbohrung (en) ab. Auf diese Weise wird nach
dem Abregelpunkt über den gesamten Drehzahlbereich eine abfallende Förderstromkennlinie
erreicht, wobei sich ein vorgewählter Kennlinienverlauf entsprechend den Auslegungen
einstellen läßt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde im Vergleich
zu dieser vorbekannten Lösung bezüglich der Kennlinienverläufe noch mehr Variationsmöglichkeiten
zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil
von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Drosselbohrung oder Drosselbohrungen
im Zusammenwirken mit der Drosselplatte lassen sich problemlos zahlreiche Kennlinienvarianten
einstellen. Hierzu ist es lediglich erforderlich, daß entsprechende Steuerschieber
vorgesehen werden.
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Weiterhin ist von Vorteil, daß diese Ausgestaltung sehr einfach und
sicher ist. Da eine Parallelverschiebung der Drosselplatte zu der Verschiebung des
Stromregelkolbens stattfindet und keine Bügelfeder notwendig ist, besteht keine
Gefahr eines Dauerbruches. Weiterhin läßt sich der Steuerschieber mit der Drosselplatte
einfach und preisgünstig herstellen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß Drosseleinrichtung und Stromregelkolben parallel zueinander liegen und daß die
Drosselbohrung in einer Umfangswand der Drosseleinrichtung angeordnet ist.
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Auf diese Weise wird eine raumsparende Anordnung erreicht.
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Der Steuerschieber muß nicht mehr fest an der Stirnseite befestigt
sein, sondern kann z.B. in einer Querbohrung in dem Stromregelkolben angeordnet
sein. Dies bedeutet,
es ist keine starre Befestigung am Kolben
notwendig und der Steuerschieber kann leicht montiert bzw.
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demontiert werden. Auf diese Weise sind Änderungen der Kennlinein
problemlos auch nachträglich noch möglich bzw. läßt sich die Regeleinrichtung in
Serie herstellen und anschließend durch einen entsprechenden Steuerschieber den
jeweiligen Anforderungen anpassen.
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In einfacher Weise kann die Drosseleinrichtung wenigstens im Bereich
der Drosselbohrung eine Zylinderform aufweisen. In diesem Falle wird man in vorteilhafter
Weise die Drosselplatte wenigstens annähernd als Segment einer Hohlzylinderform
ausbilden, deren Innendurchmesser wenigstens annähernd dem Außendurchmesser der
Drosseleinrichtung angepasst ist.
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Auf diese Weise ist neben einer einfachen Herstellung auch eine gute
und vor allen Dingen exakte Drosselung möglich.
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Damit die Drosselplatte des Steuerschiebers an der Drosseleinrichtung
stets spiel frei anliegt und weiterhin auch das Abstandsmaß zwischen der Drosseleinrichtung
und dem Stromregelkolben mit großen Toleranzen ausgelegt werden kann, kann die Drosselplatte
durch eine Feder an die Umfangswand der Drosseleinrichtung angedrückt werden. Hierzu
kann sie in einer als Sackbohrung ausgebildeten Querbohrung hinter einem Stift des
Steuerschiebers liegen oder sie ist zwischen der Unterseite der Drosselplatte und
der Umfangswand des Stromregelkolbens eingespannt.
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Weiterhin dient diese Feder zur Montageerleichterung.
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Hierzu kann auch die Drosseleinrichtung am vorderen, dem Druckraum
zugewandten Ende einen Bund aufweisen. Dieser
Bund dient zur Montageerleichterung
und sichert gleichzeitig auch, daß die Drosselplatte an der Drosseleinrichtung gehalten
wird. Auf diese Weise werden weitere Sicherungsmaßnahmen überflüssig.
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Wenn die Drosselbohrung in Umfangsrichtung versetzt zu der Drosselplatte
liegt, lassen sich noch weitere Kennliniencharakteristiken einstellen. Auf diese
Weise kann z.B. eine Seitenkante der Drosselbohrung zu einer Steuerkante werden.
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Ebenso können der Drosselbohrung oder den Drosselbohrungen beliebige
Formen gegeben werden. In gleicher Weise kann die Drosselplatte in Abstimmung mit
der Drosselbohrung in der Draufsicht beliebige Formen besitzen, wodurch entsprechende
Variationsmöglichkeiten gegeben sind.
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Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird erreicht,
wenn die Drosseleinrichtung zusätzlich zu der Drosselbohrung eine Bohrung mit unveränderlichem
Querschnitt zum Durchtritt des Druckmittels aufweist.
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Durch eine derartige Bohrung kann z.B. das Kaltstartverhalten bei
einer Fahrzeuglenkung verbessert werden.
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Zur leichteren Montage kann der Steuerschieber im Bereich seines Steg
es zwischen der Drosselplatte und dem Stromregelkolben mit einer Kerbe, einem Nocken
o.dgl. versehen sein. Auf diese Weise ist ein Angriffspunkt für den Ein- bzw. Ausbau
gegeben.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich auch aus den übrigen Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung
beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Es zeigen: Eiq. 1 Ausschnittsweise einen Längsschnitt durch eine
Flügelzellenpumpe mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung, wobei dessen Stromregelkolben
in geschlossenem Zustand ist; Fig. 2 Einen Längsschnitt, entsprechend dem nach der
Fig. 1 mit dem Stromregelkolben in Offenstellung; Fig. 3 Einen Schnitt nach der
Linie III - III in Fig. 2; Fiy. 4 Prinzipdarstellungen von verschiedenen Drosselplatten
bis 8 in der Draufsicht; Fig. 9 Den vorderen Teil des Stromregelkolbens in verkleinertem
Maßstab (entsprechend der Darstellung nach Fig. 2) mit einem Steuerschieber, der
über ein Gewinde mit dem Stromregelkolben verbunden ist.
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Die Flügelzellenpumpe ist im wesentlichen von bekanntem Aufbau, weshalb
hier nur die für die Erfindung wesentlichen Teile dargestellt und beschrieben sind.
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Die Pumpe weist in üblicher Weise einen Läufer mit Flügeln auf, wobei
der Läufer zwischen einer vorderen Stirnplatte (nicht dargestellt) und einer hinteren
Druckplatte 1 angeordnet ist. Hinter der Druckplatte 1 befindet sich ein Druckraum
24, der über Druckbohrungen
mit nicht dargestellten Drucknieren
in Verbindung steht.
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Das unter Druck gesetzte Druckmittel gelangt nach Durchgang durch
eine Drossel einrichtung 2 zu einer Austrittsöffnung 3, von der aus eine Leitung
zu einem Verbraucher, z.B. zu einer Hilfskraftlenkung, abgeht.
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Die Drosseleinrichtung 2 weist einen Drosseleinsatz in Form eines
Zylinders auf. In der Umfangswand ist eine Drosselbohrung 4 und eine feste Bohrung
5 angeordnet.
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Über die Bohrungen 4 und 5 erfolgt die Verbindung von dem Druckraum
2 aus zu der Auslaßöffnung 3, wobei hierzu der Drosseleinsatz 2 mit einer Längsbohrung
6 versehen ist.
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In den Druckraum 24 ragt ein Stromregelkolben 7 mit seiner vorderen
Stirnseite, wobei die Rückseite der Druckplatte 1 dabei gleichzeitig auch einen
Endanschlag bildet. Der Stromregelkolben 7 ist in einer Bohrung in dem Gehäuse oder
dem Deckel der Flügelzellenpumpe verschieblich angeordnet. Die hintere Kolbenfläche
des Stromregelkolbens 7 liegt in einem Federraum 8 der Bohrung, in welcher eine
Feder 9 angeordnet ist, die auf den Stromregelkolben 7 eine Schließkraft in Richtung
auf die Druckplatte 1 hin ausübt. Der Federraum 8 ist über eine Querbohrung 10 mit
einer Druckkammer 11 in Verbindung, die sich hinter der Drosseleinrichtung 2 befindet.
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Der Stromregelkolben 7 ist mit einer Steuerkante 12 versehen, hinter
der sich eine Einlaßöffnung 13 mit einer sich daran anschließenden Förderstromrücklaufleitung
14 befindet.
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Die Drosseleinrichtung 2 und der Stromregelkolben 7 liegen parallel
zueinander. Die Eintrittsöffnung der Drosselbohrung 4 liegt senkrecht zur Längsachse
des Stromregelkolbens 7.
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Ein Steuerschieber 15 besteht aus einer Drosselplatte 16 und einem
Steg 17 Der Steg 17 ist in einer Querbohrung 18 des Stromregelkolbens 7 gelagert.
Die Querbohrung 18 ist als Sackbohrung ausgebildet und eine Feder 19 ist zwischen
dem Boden der Sackbohrung 18 und dem hinteren Ende des Steges 17 gespannt. Auf diese
Weise wird die Drosselplatte stets an die Umfangswand der Drosseleinrichtung 2 angedrückt.
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Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, bildet die Drosselplatte 16 ein
Segment einer Hohlzylinderform, deren Innendurchmesser wenigstens annähernd dem
Außendurchmesser der Drosseleinrichtung angepasst ist. Auf diese Weise ist eine
gute Abdichtung bzw. Drosselung gegeben. Weiterhin bildet der Steuerschieber 15
gleichzeitig auch eine Verdrehsicherung für den Stromregelkolben 7. Der Steuerschieber
kann einfach und preisgünstig z.B. aus Druck-oder Spritzguß hergestellt werden.
Ebenso sind verschiedene Werkstoffe, wie z.B. Kunststoff, möglich.
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Statt der dargestellten einen Drosselbohrung 4 können ggf.
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auch mehrere Drosselbohrungen in Längsrichtung hintereinander oder
in Umfangsrichtung in der Drosseleinrichtung 2 angeordnet sein. Dabei können auch
Drosselbohrungen am Umfang versetzt zu der Drosselplatte 16 angeordnet sein.
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Auf diese Weise wird ggf. eine Teilabdeckung möglich und damit auch
eine gewisse Unabhängigkeit vom Kolbenweg.
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In der Fig. 3 ist eine Druckniere 20, über die der Druckraum 24 mit
Drucköl versorgt wird, gestrichelt angedeutet.
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Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, weist die zylinderförmige
Drosseleinrichtung 2 am vorderen, in den Druckraum 24 ragenden Ende einen Bund 21
auf, der einen Anschlag für die Druckplatte 16 bildet.
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Weiterhin kann der Steg 17 des Steuerschiebers 15 in seinem freien
Bereich mit einer Einkerbung 22 ( in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt) versehen
sein. Auf diese Weise wird ein Angriffspunkt für eine leichtere Montage bzw. Demontage
gebildet.
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In den Fig. 4 - 8 sind verschiedene Ausgestaltungen der Drosselplatte
16 in der Draufsicht dargestellt. Neben einer einfachen Rechteckform, wie in den
Fig. 1 - 3 beschrieben, können Formgcbungen gewählt werden, wobei insbesondere die
Vorderkante 23 von einer geraden Linie abweicht. Auf diese Weise werden die Variationsmöglichkeiten
bezüglich der Kennlinienverläufe noch variabler.
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Außerdem sind nachträgliche Änderungen im Betrieb durch einen entsprechenden
Austausch des Steuerschiebers mit einer abgeänderten Drosselplatte 16 problemlos
möglich.
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Mit den Ausgestaltungen nach den Fig. 4 - 6 werden bei Beginn des
Überdeckungsbereiches geringer fallende Kennlinien erreicht. Insbesondere mit einer
Ausgestaltung nach der Fig. 6, bei der an der Vorderkante 23 ein halbkreisförmiger
Ausschnitt vorliegt, wird eine teilweise Linearisierung der Kennlinie erreicht,
denn beim Überfahren der Drosselbohrung 4 wird diese am Anfang stärker geschlossen.
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Mit einer Ausgestaltung nach der Fig. 7 wird ein gegenteiliger Effekt
erreicht. In diesem Falle kann der Kennlinienverlauf nach dem Abregelpunkt sogar
geringfügig ansteigen.
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Die Fig. 8 zeigt eine Vorderkante 23 mit einer schrägen Kante.
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Die in den Fig. 4 - 8 dargestellten Beispiele sind nur als ein Teil
aus einer Fülle von Möglichkeiten anzusehen. Je nach Anwendungsfall und gewünschtem
Kurvenverlauf sind hier zahlreiche Variationsmöglichkeiten gegeben.
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Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung funktioniert nun auf folgende
Weise: Beim Anlaufen der Flügelzellenpumpe und bis zu einem Abregelpunkt befindet
sich der Stromregelkolben 7 in der in der Fig. 1 dargestellten geschlossenen Position,
d.h. der Druckraum 24 ist aufgrund der Lage der Steuerkante 12 des Stromregelkolbens
7 nicht mit der Einlaßöffnung 13 zur Förderstromrücklaufleitung 14 verbunden.
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Das aus den Drucknieren kommende Druckmittel, im allgemeinen Dl, fließt
über die feste Bohrung 5 und die Drosselbohrung 4 in die Drosseleinrichtung 2 und
von da aus über die zentrale Längsbohrung 6 zu der Auslaßöffnung 3. Gegenüber dem
Druckraum 24 liegt zu dem Federraum 8 eine entsprechende Druckdifferenz vor. Bis
zu dem Abregelpunkt steigt der Volumendurchsatz mit steigender Drehzahl entsprechend
an. Nach Überschreiten des Abregelpunktes kommen dessen Größe und Anordnung, was
z.B. durch die Bohrungen 4 und 5 beeinflußt wird, erfährt der Kolben 7 eine Öffnungsbewegung.
Damit wird eine Verbindung
zwischen dem Druckraum 2 und der Rücklaufleitung
14 geschaffen und das überschüssige Druckmittel kann aus den beiden Drucknieren
in entsprechendem Maße abfließen und wieder zur Saugseite der Pumpe zurückgeführt
werden.
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Durch die Öffnungsbewegung des Stromregelkolbens 7 nähert sich jedoch
der Steuerschieber 15 mit der Drosselplatte 16 der Drosselbohrung 4. Wird nun der
Stromregelkolben 7 weiter geöffnet, so schiebt sich die Drosselplatte 16 zunehmend
seitlich über die Drosselbohrung 4. Auf diese Weise wird eine allmähliche Drosselung
erreicht.
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Sobald nun die hyraulische Lenkung betätigt wird, erfährt der Stromregelkolben
7 aufgrund des damit bewegten Rückdruckes aus der Leitung eine relative Schließbewegung
und zwar aufgrund des höheren Druckes in dem Federraum 8.
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Dies führt wiederum zu einem ganzen oder teilweisen Öffnen der Drosselbohrung
4. Auf diese Weise steht insbesondere beim Lenken im oberen Drehzahlbereich eine
größere Ölmenge zur Verfügung, die eine ausreichende Lenkgeschwindigkeit gewährleistet.
Bei hohen Drehzahlen, z.B. bei Autobahnfahrt, findet nur ein geringer Volumendurchsatz
statt.
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Soll nun bei dieser hohen Drehzahl gelenkt werden, wozu der Betriebsdruck
entsprechend ansteigt, so steigt gleichzeitig auch mit steigendem Druck der Volumendurchsatz
entsprechend an. Damit steht stets ein ausreichender Volumendurchsatz zum Lenken
zur Verfügung.
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Die Bohrung 5 dient zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens. In diesem
Falle wirkt sie nämlich alleine in Offenstellung und aufgrund der geringen Durchflußmenge
wird die Gefahr von Kavitationen reduziert.
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Statt einer Sackbohrung 18 kann ggf. auch eine durchgehende Querbohrung
verwendet werden. Auf diese Weise ist eine Symmetrie gegeben und es können keine
Montagefehler auftreten, Bei dieser Ausgestaltung ist die Feder 19 dann zwischen
der Unterseite der Drosselplatte 16 und der Umfangswand des Stromregelkolbens 7
über dem Steg 17 angeordnet.
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Die Längsbohrung 6 in der Drosseleinrichtung kann so dimensioniert
sein, daß sie den Abregelpunkt bestimmt.
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Hierzu ist es lediglich erforderlich, daß die Durchflußquerschnitte
der Drosselbohrung 4 und der Bohrung 5 zusammen größer sind als der Durchflußquerschnitt
der Längsbohrung 6.
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Neben einer Verbesserung des Kaltstartverhaltens durch die Bohrung
5 kann diese Bohrung auch zur Beeinflussung der Kennliniercharakteristik selbst
dienen. Je nach ihrer Größe läßt sich durch sie die "fallende" Tendenz der Kennlinien
beeinflussen.
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In Fig. 9 ist in verkleinertem Maßstab der vordere Bereich eines Stromregelkolbens
7 dargestellt, wobei der Steg 17 des Steuerschiebers 15 nicht direkt in eine Querbohrung
18 des Stromregelkolbens 7 eingesetzt ist.
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Statt dessen besitzt der Steuerschieber 15 im unteren Bereich ein
Basisteil 25 mit einem Gewindebolzen 26. Der Steg 17 ist dabei ebenfalls in eine
Querbohrung des Basisteiles 25 eingefügt, oder er ist einstückig mit diesem ausgebildet.
Die vordere Stirnseite des Stromregelkolbens 7 besitzt in diesem Falle eine Gewindebohrung,
in die der Gewindebolzen 26 des Steuerschiebers 15 eingeschraubt werden kann. Der
Vorteil dieser Ausgestaltung gegenüber den bisher besprochenen Ausführungsbeispielen
liegt darin, daß der Abstand x einstellbar ist bzw. bei Bedarf auch nachträglich
geändert werden kann. Dies bedeutet, daß auf diese Weise Änderungen der Kennlinien
möglich sind, wodurch die erfindungsgemäße Einrichtung optimal auf die vorhandenen
Verhältnisse eingestellt werden kann. Es ist lediglich erforderlich, daß nach einer
endgültigen Einstellung eine Sicherung bzw. Arretierung des Gewindebolzens 26 in
seiner Lage vorgenommen wird.
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