DE3919939A1

DE3919939A1 - Hydraulic motor drive for engine cooling fan - has valve which increases pressure on motor gears with increasing speed

Info

Publication number: DE3919939A1
Application number: DE19893919939
Authority: DE
Inventors: Hayno Dipl Ing Rustige
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1989-06-19
Publication date: 1990-12-20
Anticipated expiration: 2009-06-20
Also published as: DE3919939C2

Abstract

The cooling fan of an IC engine is driven by a hydraulic motor (14) which is supplied with oil from a pump (10). The hydraulic motor (14) is of the gear tooth type and has a pressure plate (46) pressed against one side of the pair of gears. The pressure (Ps) exerted on the pressure plate (46) is due to oil supplied through a throttling orifice (19) from the pump (10). The oil supply pipe (16) is connected to a valve (17) which is normally held open by a spring (25). As the engine speed increases the oil pressure in the pipe (16) increases and overcomes the spring pressure and closes the valve (17). The pressure on the pressure plate (46) is then increased so that it equals the delivery pressure of the pump (10). USE - Hydrostatic drive for engine cooling fan.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Antrieb nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem derartigen hydrostatischen Antrieb ist das Steuerventil elektromagnetisch zu betätigen, was einen gewissen Aufwand an Steuergeräten und natürlich den Elektro magneten selbst erforderlich macht. Dadurch wird der Antrieb verteuert.The invention relates to a hydrostatic drive according to the Genus of the main claim. With such a hydrostatic The drive is to actuate the control valve electromagnetically what a certain amount of control devices and of course the electronics magnet itself. This will drive more expensive.

Advantages of the invention

Der erfindungsgemäße hydrostatische Antrieb mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er besonders einfach ist, da das Steuerventil keine externe Betätigung, also z.B. keinen Elektromagneten, benötigt.The hydrostatic drive according to the invention with the characteristic Features of the main claim has the advantage that he is particularly simple since the control valve does not require external actuation, e.g. e.g. no electromagnet needed.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.Further advantages of the invention emerge from the subclaims and the description.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung wiedergegeben. Letztere zeigt in der Fig. 1 einen hydrostatischen Antrieb mit einem speziellen Steuer ventil, in Fig. 2 eine Abwandlung des Steuerventils nach Fig. 1, in Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Zahnradmotor und in Fig. 4 einen Schnitt längs IV-IV nach Fig. 3.An embodiment of the invention is shown in the following description and drawing. The latter shows in Fig. 1 a hydrostatic drive with a special control valve, in Fig. 2 a modification of the control valve according to Fig. 1, in Fig. 3 a longitudinal section through a gear motor and in Fig. 4 a section along IV-IV Fig. 3.

Description of the embodiment

In Fig. 1 ist mit 10 eine Pumpe bezeichnet, die Druckmittel über eine Saugleitung 11 aus einem Behälter 12 ansaugt und dieses über eine Förderleitung 13 einem Zahnradmotor 14 zuleitet, wie er in den Fig. 3 und 4 näher erläutert ist. Vom Zahnradmotor 14 führt eine Rückleitung 15 zum Behälter 12. Von der Förderleitung 13 zweigt eine Leitung 16 ab, die zu einem Steuerventil 17 führt. Von der Steuer leitung 16 zweigt wiederum eine Leitung 18 ab, die zum Zahnradmotor 14 führt und an einer Dichtplatte 46 endet, was ebenfalls in den Fig. 3 und 4 näher dargestellt ist. In der Steuerleitung 16 ist noch eine Drossel 19 angeordnet. Die Teile 16, 18, 19 sind symbolisch dargestellt, können konstruktiv jedoch völlig anders ausgebildet sein, siehe hierzu ebenfalls die Fig. 3 und 4.In FIG. 1, 10 designates a pump which sucks pressure medium from a container 12 via a suction line 11 and feeds it to a gear motor 14 via a delivery line 13 , as is explained in more detail in FIGS . 3 and 4. A return line 15 leads from the gear motor 14 to the container 12 . A line 16 branches off from the delivery line 13 and leads to a control valve 17 . From the control line 16 branches off a line 18 , which leads to the gear motor 14 and ends at a sealing plate 46 , which is also shown in FIGS . 3 and 4. A throttle 19 is also arranged in the control line 16 . The parts 16 , 18 , 19 are shown symbolically, but can be designed completely differently in construction, see also FIGS. 3 and 4.

Im Gehäuse 17A des Steuerventils ist eine Stufenbohrung 20 ausge bildet, mit einem Abschnitt 20A mit großem Durchmesser und einem als Sackbohrung ausgebildeten Abschnitt 20B mit kleinerem Durchmesser. In den Abschnitt 20A mündet die Steuerleitung 16. Die Ringschulter 20C zwischen den beiden Abschnitten bildet einen Ventilsitz für einen kegeligen Ventilkörper 21, der einen Schaftteil 22 aufweist, welcher im Abschnitt 20B der Stufenbohrung 20 dicht gleitend geführt ist. Hinter dem Ventilkegel befindet sich eine Ringnut 23, von welcher ein Kanal 24 ausgeht, welcher in den hinteren Teil des Bohrungsabschnitts 20B mündet. Dort ist auch eine Druckfeder 25 angeordnet, die im Öffnungssinn auf den Ventilkörper 21 einwirkt. In den Bohrungsabschnitt 20B mündet noch eine vom Äußeren des Gehäuses 17A ausgehende Querbohrung 26, an welche eine Leitung 27 ange schlossen ist, welche in die Rückleitung 15 mündet. Im Kanal 24 ist eine Drossel 28 ausgebildet.In the housing 17 A of the control valve, a stepped bore 20 is formed, with a section 20 A with a large diameter and a section 20 B formed as a blind hole with a smaller diameter. The control line 16 opens into the section 20 A. The annular shoulder 20 C between the two sections forms a valve seat for a conical valve body 21 which has a shaft part 22 which is guided in a sliding manner in section 20 B of the stepped bore 20 . Behind the valve cone is located in an annular groove 23 from which a duct 24 starts, which opens into the rear part 20 B of the bore portion. A compression spring 25 is also arranged there, which acts on the valve body 21 in the opening direction. In the bore section 20 B opens out from the outside of the housing 17 A outgoing transverse bore 26 , to which a line 27 is connected, which opens into the return line 15 . A throttle 28 is formed in the channel 24 .

Im folgenden ist nun auf den Zahnradmotor 14 näher eingegangen. Dieser weist ein Gehäuse 30 auf, dessen Innenraum 31 etwa die Quer schnittsform einer acht hat, das beidseitig durch Deckel 32, 33 verschlossen ist. Im Innenraum 31 kämmen zwei Zahnräder 34, 35 im Außeneingriff miteinander, deren Wellen 36, 37 in brillenförmigen Lagerkörpern 38, 39 gelagert sind. Im Deckel 33 ist ein Durchgang 40 ausgebildet, durch welchen eine Verlängerung 43 der Welle 37 nach außen dringt; sie ist dort durch einen Dichtring 44 abgedichtet.The gear motor 14 is now discussed in more detail below. This has a housing 30 , the interior 31 has approximately the cross-sectional shape of an eight, which is closed on both sides by covers 32 , 33 . In the interior 31 , two toothed wheels 34 , 35 mesh with one another in external engagement, the shafts 36 , 37 of which are mounted in glasses-shaped bearing bodies 38 , 39 . A passage 40 is formed in the cover 33 , through which an extension 43 of the shaft 37 penetrates to the outside; it is sealed there by a sealing ring 44 .

Zwischen dem Lagerkörper 38 und den benachbarten Seitenflächen der Zahnräder 34, 35 ist eine Dichtplatte 46 angeordnet, die ebenfalls die Kontur des Innenraums hat und die gesamte Fläche der Zahnräder überdeckt. An ihrer Rückseite sind zwei Druckfelder A, B wirksam, wie sie nachfolgend beschrieben sind.A sealing plate 46 is arranged between the bearing body 38 and the adjacent side surfaces of the gear wheels 34 , 35 , which also has the contour of the interior and covers the entire surface of the gear wheels. Two pressure fields A, B are effective on their rear side, as described below.

Die Fig. 4 zeigt unter anderem eine Draufsicht auf den Lagerkörper 38, und zwar von seiner der Dichtplatte 46 zugewandten Stirnseite her. In dieser Stirnseite ist ein nahe der Außenkontur des Lager körpers verlaufender erster Nutzug 47 ausgebildet, welcher teilweise konzentrisch zu den Zahnradwellen verläuft, und sich von der Hoch druckseite HD zur Niederdruckseite ND hinzieht, jedoch nicht bis zu dieser verläuft. Der Nutzug 47 endet jeweils in zwei Nutenden 47A, 47B, die bis an den Rand des Lagerkörpers vordringen. In diesem Nutzug ist eine Dichtung 48 aus gummielastischem Werkstoff ange ordnet. FIG. 4 shows, inter alia, a top view of the bearing body 38, from its sealing plate 46 facing end side. In this end face a near the outer contour of the bearing body extending first Usage 47 is formed, which extends partially concentrically to the gear shafts, and extends from the high pressure side HD to the low pressure side ND, but does not extend up to this. The Nutzug 47 ends in two groove ends 47 A, 47 B, which penetrate to the edge of the bearing body. In this use, a seal 48 made of rubber-elastic material is arranged.

Ebenfalls konzentrisch zu den Zahnradwellen, aber radial innerhalb des Nutzugs 47 und im Abstand zu diesem ist ein zweiter Nutzug 49 ausgebildet, der sich ebenfalls von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite hin erstreckt, wobei seine Enden 49A, 49B noch weiter zur Niederdruckseite vordringen, als die Nutenden des Nutzugs 47. Der Nutzug 49 hat außerdem in seinem mittleren Bereich eine Einbuchtung 49C, die etwa bis zu einer die Wellenmitten verbindenden gedachten Geraden führt. Im Nutzug 49 ist passend eine Dichtung 50 angeordnet, die ebenfalls aus einem gummielastischen Werkstoff besteht.Also concentric to the gear shafts, but radially within the usable part 47 and at a distance from it, a second usable part 49 is formed, which also extends from the high-pressure side to the low-pressure side, its ends 49 A, 49 B penetrating even further to the low-pressure side than the groove ends of the utility 47 . Usage 49 also has an indentation 49 C in its central region, which leads approximately to an imaginary straight line connecting the shaft centers. A seal 50 , which likewise consists of a rubber-elastic material, is suitably arranged in the utilization 49 .

Die Hochdruckseite HD ist gekennzeichnet durch eine Ausnehmung 51, in welche die Hochdruckbohrung 52 vom Äußeren des Gehäuses aus gehend eindringt, und zwar in Höhe der Zahnräder 34, 35. Die Nieder druckseite ND ist gekennzeichnet durch eine Ausnehmung 53, in welche eine achsgleich zur Hochdruckbohrung 52 verlaufende Niederdruck bohrung 54 eindringt, die ebenfalls vom Äußeren des Gehäuses ausgeht. An der Hochdruckseite mündet die Leitung 13.The high-pressure side HD is characterized by a recess 51 , into which the high-pressure bore 52 penetrates from the outside of the housing, namely at the level of the gear wheels 34 , 35 . The low-pressure side ND is characterized by a recess 53 into which a low-pressure bore 54 which runs coaxially with the high-pressure bore 52 penetrates and also extends from the outside of the housing. Line 13 opens on the high-pressure side.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, besteht zwischen den Nutzügen 47, 49 ein Zwischenraum, welcher im Bereich 49C ein etwas vergrößertes Feld 55 bildet. Im Lagerkörper 38 verläuft eine Bohrung 57, die mit einer im Deckel 32 ausgebildeten, durchgehenden Bohrung 58 Verbin dung hat, an welche die Leitung 16 angeschlossen ist. Die Bohrung 57 steht ihrerseits mit einer Drosselbohrung 19A in Verbindung, welche die Dichtplatte 46 durchdringt und Anschluß zur Hochdruckseite HD des Motors hat (= Förderdruck der Pumpe). Die Drosselbohrung 19A entspricht der Drossel 19 in der Leitung 16.As can be seen from FIG. 4, there is an intermediate space between the usages 47 , 49 , which forms a somewhat enlarged field 55 in the region 49 C. In the bearing body 38 , a bore 57 extends, which has a through bore 58 formed in the cover 32 connec tion, to which the line 16 is connected. The bore 57 is in turn connected to a throttle bore 19 A, which penetrates the sealing plate 46 and has a connection to the high-pressure side HD of the motor (= delivery pressure of the pump). The throttle bore 19 A corresponds to the throttle 19 in line 16 .

Wesentlich beim Betrieb des Zahnradmotors 14 ist, daß dieser beim Anlaufen nur einen geringen Reibungswiderstand zu überwinden hat. Dies gilt insbesondere für die Dichtplatte 46, die beim Anlauf nur mit sehr geringer Kraft an die Zahnradseitenflächen gedrückt werden soll. It is essential in the operation of the gear motor 14 that it has to overcome only a slight frictional resistance when starting. This applies in particular to the sealing plate 46 , which is to be pressed against the gearwheel side surfaces only with very little force during startup.

Diese Andrückkraft resuliert aus zwei Druckfeldern, nämlich einem sogenannten Vordruckfeld A und einem Hauptdruckfeld B. Das Vordruck feld A ist begrenzt durch die Dichtung 48 und erstreckt sich im Bereich radial außerhalb dieser Dichtung - also zwischen dieser und der Gehäusewand - sowie im Bereich, welcher unter der Fläche der Dichtung 48 selbst liegt. Das Hauptdruckfeld B ist gebildet durch einen Bereich, der zwischen der Dichtung 48 und der Dichtung 50 liegt - insbesondere auch durch das Feld 55 - und erstreckt sich außerdem unter der Fläche der Dichtung 50. Das Vordruckfeld A ist beaufschlagt von der Ausnehmung 31 her - d.h. im Vordruckfeld A herrscht der Förderdruck p der Pumpe 10 - das Hauptdruckfeld B ist von einem Steuerdruck p_s beaufschlagt, welcher durch das Steuer ventil 17 erzeugt wird. Den Kräften in den Druckfeldern A, B wirkt das sogenannte, nicht bezeichnete Innendruckfeld entgegen, das durch den Druck in den Zahnradkammern erzeugt wird.This pressure force results from two pressure fields, namely a so-called pre-pressure field A and a main pressure field B. The pre-pressure field A is limited by the seal 48 and extends in the area radially outside of this seal - that is, between this and the housing wall - and in the area under the surface of the seal 48 itself. The main pressure field B is formed by a region which lies between the seal 48 and the seal 50 - in particular also through the field 55 - and also extends under the surface of the seal 50 . The pre-pressure field A is acted upon from the recess 31 - ie in the pre-pressure field A there is the delivery pressure p of the pump 10 - the main pressure field B is acted upon by a control pressure p _s , which is generated by the control valve 17 . The forces in the pressure fields A, B are counteracted by the so-called internal pressure field, not designated, which is generated by the pressure in the gearwheel chambers.

Die Kräfte an der Dichtplatte 46 sind so ausgelegt, daß sie im vollen Betrieb die Dichtplatte 46 mit einer gewissen Uberschußkraft an die Zahnradseitenflächen andrücken, damit kein Druckmittel von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite entlang dieser Zahnrad seitenflächen fließen kann, was den Wirkungsgrad des Zahnradmotors stark beeinträchtigen würde. Beim Anlaufen desselben ist es notwendig, diese Überschußkraft zu verringern, damit die Zahnräder leicht anlaufen können. Zu diesem Zweck wird das Druckfeld 51 bzw. B entlastet, d.h. mit einem niedrigeren Steuerdruck p_st als dem Förderdruck der Pumpe beaufschlagt. Die Andrückkraft der Dichtplatte an die Zahnradseitenflächen ist nun ganz gering oder fast aufgehoben - das richtet sich nach der Bauart des Zahnradmotors - so daß dieser in der Anlaufphase leicht anlaufen kann.The forces on the sealing plate 46 are designed so that they press the sealing plate 46 with a certain excess force on the gear side surfaces during full operation, so that no pressure medium can flow from the high pressure side to the low pressure side along this gear side surfaces, which would greatly impair the efficiency of the gear motor . When starting it, it is necessary to reduce this excess force so that the gears can start easily. For this purpose, the pressure field 51 or B is relieved, that is, a control pressure p _st lower than the delivery pressure of the pump is applied. The pressure of the sealing plate on the gear side surfaces is now very low or almost eliminated - this depends on the design of the gear motor - so that it can start up easily in the start-up phase.

Der Steuerdruck p_s wird entsprechend der Anlaufphase des Zahnrad motors nach und nach durch entsprechendes Schließen des Steuer ventils 17 erhöht. Anfänglich ist das Steuerventil durch die Feder 25 voll geöffnet, so daß der Steuerdruck praktisch Null ist, da das von der Pumpe zufließende Druckmittel über den Ventilsitz und den Kanal 24 abfließt. An der Drossel 28 entsteht aber sehr schnell ein Staudruck, durch den das Steuerventil allmählich geschlossen wird. Damit wird in zunehmendem Maße der Steuerdruck p_s aufgebaut, wodurch die Dichtplatte stärker an die Zahnräder angedrückt wird. Dadurch verbessert sich der volumetrische Wirkungsgrad des Zahnrad motors, und seine Drehzahl steigt, bis er seine Enddrehzahl erreicht hat. Dann ist das Steuerventil 17 geschlossen, und die Andrückkraft auf die Dichtplatte 46 im Druckfeld 51 bzw. B entspricht nun auch dem Förderdruck p der Pumpe und hat ihren optimalen Wert erreicht. Sie wird ergänzt durch die im Druckfeld A herrschende Kraft. Dieser Vorgang wiederholt sich im übrigen bei jedem neuen Startvorgang des Zahnradmotors.The control pressure p _s is gradually increased according to the start-up phase of the gear motor by appropriately closing the control valve 17 . Initially, the control valve is fully opened by the spring 25 , so that the control pressure is practically zero, since the pressure medium flowing in from the pump flows out via the valve seat and the channel 24 . At the throttle 28 , however, a back pressure is created very quickly, by means of which the control valve is gradually closed. The control pressure p _{s is} thus built up to an increasing extent, as a result of which the sealing plate is pressed more strongly onto the gear wheels. This improves the volumetric efficiency of the gear motor and increases its speed until it reaches its final speed. Then the control valve 17 is closed and the pressing force on the sealing plate 46 in the pressure field 51 or B now also corresponds to the delivery pressure p of the pump and has reached its optimum value. It is supplemented by the force prevailing in pressure field A. This process is repeated every time the gear motor is started.

Die Fig. 2 zeigt eine Abwandlung des Steuerventils 17 nach Fig. 1. Es ist lediglich der Ventilkörper - bezeichnet mit 60 - etwas anders ausgebildet. Im nun durchgehenden Kanal 61 ist ein Rückschlagventil 62 angeordnet, das als Nachsaugventil zum schnellen Öffnen des Ventilkörpers 60 dient, welcher hier nur langsam gedämpft schließen kann. Damit wird die Zeit zum Anlauf verlängert und die Anlauf sicherheit erhöht. FIG. 2 shows a modification of the control valve 17 according to FIG. 1. Only the valve body - designated by 60 - is designed somewhat differently. In the now continuous channel 61 , a check valve 62 is arranged, which serves as a suction valve for quickly opening the valve body 60 , which can only close slowly damped here. This extends the start-up time and increases start-up safety.

Claims

1. Hydrostatic drive with a gear motor ( 14 ) supplied by a pump ( 10 ) with pressure medium for driving, in particular, a fan of an internal combustion engine, which has meshing external gears ( 34 , 35 ), on the side surfaces of which on at least one side a sealing plate ( 46 ), which is acted upon by at least one control pressure (p _s ) generated by a control valve ( 17 ), characterized in that the control valve ( 17 ) is acted upon by the pressure of the pump on the one hand via a pilot throttle ( 19 ) and on the other hand by a spring ( 25 ) is loaded and in the open state also by a pressure which is lower by a pressure drop caused at a throttle ( 28 ) than the pump pressure, which is arranged in a passage ( 24 ) of the control valve.

2. Drive according to claim 1, characterized in that the before control throttle ( 19 A) is arranged in the sealing plate ( 46 ).

3. Drive according to claim 1 and / or 2, characterized in that a check valve ( 62 ) is arranged in the passage ( 61 ) of the control valve ( 60 ) which can be opened in the direction of the spring ( 25 ) receiving space.

4. Drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the valve body ( 21 ) of the control valve ( 17 ) is designed as a conical seat valve, an annular groove ( 23 ) being formed behind the valve cone, of which the throttle ( 28 ) containing channel ( 24 ) goes out.

5. Drive according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pressure from two pressure fields (A and B) acts on the sealing plate ( 46 ), wherein one of the pressure fields is always acted upon by the delivery pressure of the pump, the other by the control pressure ( p _s ).