DE3603148A1 - Hydropumpe, insbesondere lenkhilfepumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hydropumpe ganz allge­ mein und insbesondere auf eine Lenkhilfepumpe. Von be­ sonderem Vorteil ist die Erfindung bei sog. Kolbenpumpen, und zwar insbesondere bei Axialkolbenpumpen.

Bei Hydropumpen, insbesondere auch bei Lenkhilfepumpen wird eine niedrige Pulsation gefordert, da diese sonst über das angeschlossene Leitungssystem Geräusche verursacht oder durch Anregung des Lenkzylinders Vibrationen im Lenkrad des Fahrzeugs hervorruft. Häufig werden als Lenkhilfe­ pumpen sog. Flügelzellenpumpen verwendet, deren Pulsation verhältnismäßig gering ist. Allerdings haben Flügelzellen­ pumpen den Nachteil, daß der nicht benötigte Förderstrom abgedrosselt wird, was einen Energieverlust bedeutet.

Es ist bereits bekannt, bei Kolbenpumpen die sog. Saug­ drosselung zu verwenden, wodurch erreicht wird, daß der Pumpe nur so viel Druckmedium zuströmt, wie tatsächlich ge­ braucht wird. Durch den Saugdrosselungseffekt wird aller­ dings die Pulsation der Pumpe erhöht, so daß am Ausgang der Pumpe ein sog. Tilger- oder Druckraum vorgesehen werden muß, um die Pulsation abzuschwächen. Je größer das Hubvolumen der Pumpe ist, um so größer muß auch der Tilgerraum sein, was zu unerwünscht hohen Baugrößen führt. Insbesondere für den Automobilbau sind natürlich einen großen Platzbedarf besitzende Pumpen unerwünscht. Letzteres gilt auch für die Verwendung eines hydraulischen Speichers zur Pulsationsminderung.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, insbesondere eine sauggedrosselte Axialkolbenpumpe derart auszubilden, daß die Nachteile des Standes der Technik ver­ mieden werden. Die erfindungsgemäße, sauggedrosselte Axial­ kolbenpumpe soll die Vorteile der Saugdrosselung mit gerin­ ger Pulsation des von der Pumpe abgegebenen Druckmediums kombinieren. Die Pumpe soll nur eine geringe Baugröße be­ sitzen und nur geringe Verluste aufweisen. Die Pumpe soll wirtsschaftlich im Betrieb und kostengünstig in der Her­ stellung sein.

Durch die Erfindung sollen ferner zusätzliche Bauteile, wie beispielsweise ein hydraulischer Speicher, zum Zwecke der Pulsationsminderung, vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung insbesondere bei einer sauggedrosselten Axialkolbenpumpe vor, daß am Pumpenaus­ gang durch den Pumpenausgangsdruck betätigbare Drosselventilmit­ tel vorgesehen sind. So wird erreicht, daß bei nicht betätigter Servolenkung das in der Servolenkung vorhandene Lenkventil den Strom von Öl oder Druckmedium zum Tank abfließen läßt. Die Pumpe muß dann nur den Umlaufdruck erzeugen. Erst bei Betätigung des Lenkventils wird dieser Abfluß teilweise oder ganz geschlossen und es bildet sich in der Pumpenausgangsleitung ein Staudruck, der auf die gewünschte Zylinderfläche des Lenkzylinders wirkt. Durch eine in der Pumpe permanent wirkende feste Drosselstelle zum Zwecke der Pulsationsdämpfung würden sich auch während der Zeiten, in denen die Pumpe nicht gebraucht wird, permanente Verlustleistungen durch die Drossel ergeben. Dies wird erfin­ dungsgemäß vermieden.

Obwohl wie gesagt die Erfindung sich insbesondere auf saugge­ drosselte Axialkolbenpumpen bezieht, so ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung auch mit Vorteil ganz allgemein bei Kolben­ pumpen, d.h. auch bei Radialkolbenpumpen Anwendung finden kann. Darüber hinaus ist die Erfindung bei jeder Art von Hydropumpen einsetzbar. In diesem Sinne sind die vorliegenden Ausführungen insbesondere auch die nachfolgende Beschreibung eines Aus­ führungsbeispiels der Erfindung zu verstehen.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in die Pumpe ein sogenannter Drosselkolben eingebaut, an dem der Ölstrom vorbeigeleitet wird. Die eine Seite des Drosselkol­ bens ist dem Pumpenausgangsdruck ausgesetzt, während die andere Seite des Drosselkolbens durch eine (oder mehrere) Feder abge­ stützt ist. Die zuletzt genannte Seite ist zudem mit einer einen kleinen Durchmesser aufweisenden Leckölleitung druckent­ lastet. Liegt nun der Pumpenausgangsdruck unterhalb eines be­ stimmten Grenzwertes, so sorgt die erwähnte Feder dafür, daß der Drosselkolben den Ölstrom nahezu ungehindert passieren läßt. Steigt der Pumpenausgangsdruck durch das Betätigen des Lenkven­ tils über den durch die Federkraft bestimmten Grenzwert an, so verschiebt die dann wirksame Druckkraft den Drosselkolben in eine Position, in welcher eine Kante des Drosselkolbens mit ei­ ner zugeordneten Kante des umgebenden Teils eine (beispielswei­ se ringförmige) Drosselstelle bildet. Das auf diese Weise gemäß der Erfindung gebildete Drosselventil zur Pulsationsdämpfung ist also nur dann wirksam, wenn zum Lenken ein Druck aufgebaut wird. In diesem Betriebszustand der Pumpe wird durch die Drosselstel­ le bei entsprechender Drosselung eine Verringerung der Pulsation auf ein akzeptables Maß bewirkt.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine sauggedrosselte Axial­ kolbenpumpe gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Einzelheit der Fig. 1 im Bereich des erfin­ dungsgemäßen Drosselventils;

Fig. 3 eine Einzelheit bei 58 in Fig. 2.

Im folgenden wird die Erfindung, die sich allgemein auf Hydro­ pumpen bezieht, unter Bezugnahme auf eine in den Fig. 1 bis 3 näher gezeigte sauggedrosselte Axialkolbenpumpe 1 beschrieben.

Die Axialkolbenpumpe 1 kann an ihrem Pumpenausgang 2 ein Druck­ medium (Öl) mit einem bestimmten Pumpenausgangsdruck an ein bekanntes Lenkventil 3 liefern, welches seinerseits mit einem Lenkzylinder 4 verbunden ist.

Die Axialkolbenpumpe 1 selbst weist einen Pumpenabschnitt 5 und einen Druckraumabschnitt 6 auf. In dem Druckraumabschnitt 6 ist ein Druckraum 7 ausgebildet, der über ein erfindungsgemäßes einen Drosselkolben 9 aufweisendes Drosselventil 8 mit dem Pum­ penausgang 2 verbunden ist.

Der Pumpenabschnitt 5 weist ein Pumpengehäuse 15 auf, in dem ein Kolbenträger 16 befestigt ist. Im Kolbenträger 16 sind in bekannter Weise mehrere Axialbohrungen 17 ausgebildet, in de­ nen Kolben 18 hin und her bewegbar parallel zu der Längsachse 19 der Pumpe angeordnet sind. Die Zufuhr des Druckmediums zu Kolbenräumen 20 erfolgt über einen Pumpeneingang 21, eine Ring­ ausnehmung 22 und eine die Axialbohrungen 17 schneidende Ringnut 23. Aus den Kolbenräumen 20 wird das Druckmedium über Kolbenraum­ austrittsöffnungen 24 und Dichtungsplatte 25 in den Druckraum 7 ausgestoßen. Der Lauf des Druckmediums ist für einen Kolben­ raum 20 durch den Pfeil 62 angedeutet.

Mit 26 ist der Pumpensaugraum bezeichnet. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet die Schwenkscheibe, 11 ist der Schwenkscheibenraum und 12 und 13 bezeichnen Bohrungen.

Der Druckraumabschnitt 6 weist ein durch Schraubenbolzen 32 am Pumpenabschnitt 5 befestigtes Druckraumgehäuse 31 auf. Das Druckraumgehäuse 31 bildet koaxial zur Längsachse 19 ein rohr­ förmiges Teil 33, in dem ein Verschlußteil 34 abgedichtet sitzt Das Verschlußteil 34 bildet mit dem rohrförmigen Teil 33 einen Ringkanal 29. An seinem einem, in Richtung auf den Pumpenab­ schnitt 5 weisenden Ende ist ein Überdruckventil 47 vorgesehen. Das Überdruckventil besitzt einen federbelasteten Kolben 49 der in seiner Öffnungsstellung den Saugraum 26 über eine Sack­ bohrung 50 und einen Kanal 51 mit dem Ringraum 29 verbindet. An seinem anderen Ende weist das Verschlußteil 34 eine Bohrung 40 auf, in der hin- und herbeweglich angeordnet der Drosselkolben 9 des Drosselventils 8 sitzt. Im einzelnen weist das Verschluß­ teil 34 einen Flansch 35, daran anschließend ein abgedichtetes Passungsteil 52 und wiederum daran anschließend ein den Ring­ raum 29 bildendes Mittelteil 36 auf. Anschließend an das Mit­ telteil 36 ist Gewindeteil 37 vorgesehen, mit dem das Ver­ schlußteil 34 in einer Gewindebohrung 38 im Druckraumge­ häuse 31 sitzt. In den verjüngtem Abschnitt der Gewinde- Bohrung 38 ragt der Drosselkolben 9 und liegt in seiner Öff­ nungsstellung an einer Anschlagfläche 39 an. Radial verlaufen­ de Öffnungen 30 sind im Verschlußteil 34 im Bereich des Dros­ selkolbens 9 vorgesehen.

Der Drosselkolben 9 weist ein hohles Kopfteil 43 und entgegen­ gesetzt dazu ein Kopfteil 54 auf. Zwischen den beiden Kopfteilen ist eine Ausdrehung 53 vorgesehen. Das hohle Kopfteil 43 bildet einen Federraum 44 in dem zwei Federn 42 angeordnet sind (es kann natürlich auch nur eine Fe­ der vorgesehen sein), die in der Ruhestellung den Kolben 9 gegen Anschlagfläche 39 drücken. Das hohle Kopfteil 43 bildet eine Anschlag­ fläche 45, die in der Arbeits- oder Drosselstellung des Drosselventils 8 an Anschlagfläche 41 anschlägt. Eine Bohrung 46 bildet eine einen kleineren Durchmesser aufweisende Leckölleitung und verbindet den Fe­ derraum 44 mit Pumpensaugraum 26.

In den Fig. 1 und 2 ist der Drosselkolben 9 in seiner Ruhestel­ lung gezeigt. Der Lauf des Druckmediums vom Druckraum 7 zum Pumpenausgang 2 ist dabei mit 61 bezeichnet. Man erkennt, daß das Druckmedium vom Druckraum 7 über eine Öffnung 27 und eine Öffnung 28 im rohrförmigen Teil 33 in den Ringkanal 29 einströmt und von dort über Öffnung 30 in die Ausdrehung 53 gelangt, um von dort ungedrosselt an einer Drosselkante 55 vorbei in den Pumpenausgang 2 zu strömen.

Fig. 3 zeigt die Drossel- oder Arbeitsstellung des Drosselkolbens 9. Man erkennt, daß zwischen der bereits erwähnten Drosselkan­ te 55 und einer zugeordneten Drosselkante 56 des umgebenden Teils (hier des Verschlußteils 34) eine hier ringförmig dar­ gestellte Drosselstelle 57 gebildet wird.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Pumpe 1 dürfte aufgrund der obigen Ausführungen dem Fachmann geläufig sein. In der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ruhestellung des Drosselventils, d. h. solange die Servolenkung nicht betätigt wird, muß die Pumpe nur den Umlaufdruck erzeugen und das Druckmedium fließt unge­ drosselt wie durch Pfeil 61 gezeigt zum Pumpenausgang 2 und von dort über das Lenkventil 3 zum Tank 63. Erst wenn das Lenkventil 3 betätigt wird, so wird dieser Abfluß zum Tank 63 teilweise oder ganz geschlossen und es bildet sich ein Staudruck in dem Pumpen­ ausgang 2 der auf Drosselkolbenfläche 64 einwirkt. Wenn der Pumpenausgangsdruck durch entsprechendes Betätigen des Lenkven­ tils 3 über den durch die Kraft der Federn 42 bestimmten Grenz­ wert ansteigt, so verschiebt die durch den Ausgangsdruck an der Fläche 64 hervorgerufene Druckkraft den Drosselkolben 9 in eine Position, in der die bereits erwähnte ringförmige Drosselstelle 57 gebildet wird. Das Drosselventil 8 wird dann wirksam und be­ wirkt eine Dämpfung der Pulsation. Ersichtlich geschieht dies nur wenn tatsächlich zum Lenken ein bestimmter den erwähnten Grenzwert übersteigender Pumpenausgangsdruck von der Axialkol­ benpumpe 1 erzeugt wird.

Claims (16)

1. Hydropumpe (1) mit einem Pumpeneingang (21) und einem Pum­ penausgang (2), dadurch gekennzeichnet, daß am Pumpenausgang (2) ein Drosselventil (8) vorgesehen ist,
daß das Drosselventil zwischen einer Ruhestellung, in der nur geringe Drosselung des Druckmediums erfolgt, und einer Drosselstellung, in der eine Drosselung des Druckmediums erfolgt, umschaltbar ist, und
daß die Umschaltung abhängig vom Pumpenausgangsdruck erfolgt.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (8) erst bei Erreichen eines vorbestimmten Grenz­ wertes für den Pumpenausgangsdruck aus der Ruhestellung in die Drosselstellung umschaltet.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil einen Drosselkolben (9) aufweist, der zwischen der Öffnungsstellung und der Drosselstellung hin und her bewegbar ist und durch Federmittel (42) in seiner Öffnungs­ stellung gehalten wird, wobei die Federmittel (42) den Pumpen­ ausgangsdruck-Grenzwert definieren.

4. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) eine dem Pumpenaus­ gangsdruck ausgesetzte Drosselkolbenfläche (64) aufweist und entgegengesetzt dazu der Kraft der Federmittel (42) ausgesetzt ist.

5. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (8) unmittelbar benachbart zum Pumpenausgang (2) angeordnet ist.

6. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (8) im Gehäuse (31) eines Druckraumabschnitts (6) der Pum­ pe (1) angeordnet ist.

7. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (8) mit seinem Kolben (9) und einer zugeordneten Kante (55) eines umgebenden Teils (34) eine Drosselstelle (57) bildet.

8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (57) ringförmig ist.

9. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der Drosselkolben­ fläche (64) abgewandte Seite des Drosselkolbens (9) druckent­ lastet ist.

10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckentlastung durch eine Bohrung (46) in dem Teil (34) er­ folgt, in dem das Drosselventil (8) angeordnet ist.

11. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verschlußteil (34) mittig im Druckraumgehäuse (31) aufgenommen ist und seinerseits das Drosselventil (8) enthält.

12. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Kolbenpumpe ist.

13. Pumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine sauggesteuerte Kolbenpumpe ist.

14. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Radial­ kolbenpumpe ist.

15. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine saug­ gesteuerte Axialkolbenpumpe ist.

16. Drosselventil für einen hydraulischen Lenkhilfekreis be­ stehend aus einer Hydropumpe (1), einem Lenkventil (3) und einem Lenkzylinder (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Dros­ selventil im Lenkventil angeordnet ist und zwischen einer nicht drosselnden Ruhestellung und einer drosselnden Arbeits­ stellung umschaltbar ist, wobei die Umschaltung in die Dros­ selstellung dann erfolgt, wenn der Ausgangsdruck der Pumpe (1) einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt.