DE4101210C2 - Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Ver­ drängerpumpen, insbesondere für Flügelzellenpumpen, die einen Druck- oder Sammelraum aufweisen, der über eine Dros­ seleinrichtung mit einem Pumpenauslaß in Verbindung steht. Im Pumpengehäuse befindet sich in einer Bohrung außerdem ein verschiebbarer Stromregelkolben, dessen vordere Stirn­ fläche in den Druckraum hineinragt. Eine hintere Stirnflä­ che des Stromregelkolbens ragt in eine Kammer, die stromab­ wärts der Drosseleinrichtung den Auslaßdruck enthält. Hier­ bei gibt der Stromregelkolben in Abhängigkeit des auf die beiden Stirnflächen wirkenden Differenzdruckes eine Verbin­ dung vom Druckraum zu einem Einlaßkanal frei.

Zur Druckölversorgung von Hilfskraftlenkungen setzt man häufig Flügelzellenpumpen ein. Damit der Förderstrom nicht mit der Antriebsdrehzahl des Fahrzeugmotors linear ansteigt, versieht man diese Pumpen mit einem Stromregel­ ventil. Ein solches Stromregelventil läßt den Förderstrom beispielsweise bis zu einer Drehzahl von n = 1200 U/min^-1 ansteigen und regelt dann bei weiterem Anstieg der Drehzahl den Förderstrom kontinuierlich ab, so daß sich eine fallen­ de Förderstrom-Kennlinie ergibt. Auf diese Weise läßt sich mit der Hilfskraftlenkung bei höheren Fahrgeschwindigkeiten ein besseres Lenkverhalten erzielen, d. h., die hydrauli­ sche Kraftunterstützung wird reduziert, so daß sich ein besseres Lenkgefühl einstellt.

Zur Erzielung einer fallenden Förderstrom-Kennlinie ist es aus der EP 02 21 062 B1 bekannt, in eine zu einem Verbraucher führende Druckbohrung als Drosseleinrichtung eine Buchse mit zwei Querbohrungen einzusetzen. Während durch die engere Querbohrung ein Konstantstrom fließt, läßt sich die größere Querbohrung drosseln. Beide Querbohrungen münden in eine als Sackbohrung ausgeführte Längsbohrung, die zum Auslaß führt. Zur Drosselung der größeren Querboh­ rung befestigt man am Stromregelkolben einen Steuerschie­ ber, der aus einem Steg und einer auf diesem befestigten Drosselplatte besteht. Bewegt sich der Stromregelkolben in Abregelrichtung, dann nimmt dieser die Drosselplatte mit, die dabei den Zulauf der größeren Querbohrung am Außenum­ fang der Buchse mehr oder weniger überdeckt. Durch ein sol­ ches Verändern des Blendenquerschnitts läßt sich die zum Verbraucher abfließende Fördermenge beeinflussen. Dies ge­ schieht dadurch, daß sich der Differenzdruck zwischen den beiden druckbeaufschlagten Stirnflächen des Stromregelkol­ bens erhöht, wodurch dieser eine progressive Abregelbewe­ gung ausführt.

Weiter ist es aus der DE 32 11 948 C2 bekannt, am Stromregelkolben einen dünnen Bügel aus Blech zu befesti­ gen, der in einem Einsatz der Druckbohrung befindliche Drosselquerschnitte in Abhängigkeit seiner Abregelbewegung weiter verkleinern kann. Auch hier erzielt man über den gesamten Drehzahlbereich eine stetig fallende Kennlinie. Außerdem läßt sich durch die Größe und die Zahl der Dros­ selbohrungen leicht festlegen, auf welchen Wert der Förder­ strom bei Höchstdrehzahl abfallen soll.

Die bekannten Einrichtungen erfordern einen verhält­ nismäßig hohen Bauaufwand, da spezielle Bauteile in Form der Bügel und ihrer Befestigung am Stromregelkolben vorge­ sehen sind. Außerdem benötigt man die zusätzlichen Einsätze für die Drosselbohrungen. Schließlich ist zu beachten, daß die zusätzlichen Bauteile eine einseitige Belastung auf den Stromregelkolben durch die Federkraft ausüben. Der Stromre­ gelkolben unterliegt daher durch die Kippkräfte einer grö­ ßeren Reibung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine be­ triebssichere und baulich einfache Stromregelung zu schaf­ fen, mit welcher sich jede beliebige waagerechte oder fal­ lende Förderstrom-Kennlinie über der Drehzahl verwirklichen läßt.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich den Ansprüchen 2 und 3 entnehmen.

Die neuartige Drosseleinrichtung besteht aus einem gegen die Kraft einer Feder verstellbaren Kolben, der in der Druckbohrung zwischen dem Sammelraum und dem Pumpenaus­ laß angeordnet ist. Hierbei versieht man den Kolben mit einer steuerbaren Öffnung, durch die der Zulauf-Querschnitt veränderbar ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung er­ gibt sich folgende Wirkung:

Steigt mit höherer Pumpendrehzahl der Förderstrom an, so verschiebt sich der Kolben gegen eine Federkraft. Dabei wird die Öffnung teilweise oder ganz geschlossen. Die Öff­ nung kann z. B. als Radialbohrung oder als Schlitz ausge­ führt sein. Der durch die Fördermenge vorgegebene Durch­ ström-Querschnitt ist somit drehzahlabhängig veränderbar. Anstelle von nur einer Öffnung lassen sich auch mehrere hintereinanderliegende Öffnungen vorsehen. Je nach der An­ zahl, der Größe und der Position der Öffnungen lassen sich beliebige waagerechte oder fallende Förderstrom-Kennlinien über der Drehzahl verwirklichen. Der Weg des Kolbens über der Drehzahl ist dabei nicht wie beim Stand der Technik vom Systemdruck abhängig. Die Förderstrom-Spreizung bei unter­ schiedlichen Drücken ist daher gering. Der Kolben und die zugehörige Feder sind preiswert und bieten eine hohe Be­ triebssicherheit.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine Flügelzellenpumpe mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung, in welcher sich der Kolben der Drosseleinrichtung und der Stromregelkolben in geschlossener Stellung befinden und

Fig. 2 eine Ausschnitt-Vergrößerung nach Fig. 1.

Die Flügelzellenpumpe entspricht einer allgemein bekannten Bauart, so daß sich die anschließende Beschreibung auf die wesentlichen Teile beschränkt. Die Pumpe trägt auf einer Antriebswelle 1 einen Rotor 2, in welchem radial gleitende Flügel 3 geführt sind. Der Rotor 2 liegt zwischen einer vorderen Stirnplatte 4 und einer hinteren Druckplatte 5. Die Flügel 3 gleiten in einem Kurvenring 6. Hinter der Druckplatte 5 befindet sich ein Druckraum 7, der über Durchbrüche 8 und 10 mit den zwischen dem Rotor 2, dem Kurvenring 6 und den Flügeln 3 gebildeten druckführenden Förderräumen in Verbindung steht. Das Öl fließt den saugseitigen Förderräumen von einem nicht gezeichneten Tank über eine Zulaufbohrung 12, einen Einlaßkanal und eine Ringkammer 11 zu. In einer an den Druckraum 7 anschließenden Gehäusebohrung 14 befindet sich ein durch eine Feder 15 belasteter Stromregelkolben 16. Dieser weist einen vorderen Steuerbund 17 auf, hinter welchem sich der Einlaßkanal 13 befindet.

An die Druckkammer 7 schließt eine mit einem Auslaß 18 verbundene Bohrung 20 für den Verbraucherstrom an. Ein Kanal 9 verbindet eine federseitige Kammer 19 des Stromregelkolbens 16 mit dem Auslaß 18. Nach der Erfindung ist in der Bohrung 20 ein gegen die Kraft einer Feder 21 verschiebbarer Kolben 22 geführt. Der Kolben 21 weist eine Sackbohrung 23 auf, die durch eine Öffnung 24 mit dem Druckraum 7 in Verbindung steht. Die Öffnung 24 ist durch eine Gehäusekante 25 steuerbar.

In der Ausgangsstellung, solange die Pumpe steht, drückt die Feder 21 den Kolben 22 gegen die Druckplatte 5. Sobald sich der Rotor 2 dreht, drücken die Flügel 3 das zwischen sich eingeschlossene Öl durch die Durchbrüche 8 und 10 in den Druckraum 7. Dabei verschiebt das durch den Durchbruch 8 strömende Öl den Kolben 22 nach rechts. Je höher der Förderstrom durch den Durchbruch 8 ansteigt, desto weiter verschiebt sich der Kolben 22 gegen die Kraft der Feder 21. Die Öffnung 24 schiebt sich somit teilweise oder vollständig über die Gehäusekante 25. Der Durchström- Querschnitt an der Öffnung 24, die die Fördermenge der Pumpe vorgibt, läßt sich daher in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl verändern.

Will man einen waagrechten Verlauf der Förderstrom- Kennlinie erzielen, so muß die Öffnung 24 so positioniert werden, daß die Gehäusekante 25 die Öffnung über den gesamten Drehzahlbereich weder anschneidet noch überdeckt.

Die Öffnung 24 kann, wie gezeichnet, die Form einer Radialbohrung haben. Ebenso ist es möglich, als Öffnung 24 einen senkrecht oder schräg zur Achse des Kolbens 22 eingearbeiteten Schlitz vorzusehen. Diese Formen der Öffnung lassen zusammen mit ihrer Anzahl und Größe eine Vielzahl von Abstimmungsmöglichkeiten des Kennlinienverlaufs zu. Durch den schrägen Schlitz erhält man eine sehr feine Steuerung. Mit dem senkrecht angeordneten Schlitz läßt sich der Durchtrittsquerschnitt linear mit dem Verstellweg vergrößern.

Mit steigender Drehzahl (Fahrgeschwindigkeit) nimmt demzufolge der Differenzdruck auf die dem Druckraum 7 zugewandte Stirnfläche des Stromregelkolbens 16 zu. Der Stromregelkolben 16 wirkt als Druckwaage, und dieser verschiebt sich gegen die Kraft der Feder 15 und gegen die Kraft des in der Kammer 19 herrschenden Auslaßdruckes nach rechts. Dabei öffnet der Steuerbund 17 den Einlaßkanal 13. Ein Teilstrom gelangt somit in die Ringkammer 11, also zur Zulaufseite der Pumpe. Der noch verfügbare Nutzstrom fließt über die Sackbohrung 23 des Kolbens 22 und den Auslaß 18 zum Verbraucher.

Bezugszeichenliste

1

Antriebswelle

2

Rotor

3

Flügel

4

Stirnplatte

5

Druckplatte

6

Kurvenring

7

Druckraum

8

Durchbruch

9

Kanal

10

Durchbruch

11

Ringkammer

12

Zulaufbohrung

13

Einlaßkanal

14

Gehäusebohrung

15

Feder

16

Stromregelkolben

17

Steuerbund

18

Auslaß

19

Kammer

20

Bohrung

21

Feder

22

Kolben

23

Sackbohrung

24

Öffnung

25

Gehäusekante

Claims (3)

1. Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen, insbesondere Flügelzellenpumpen, mit folgenden Merkmalen:

• 1. ein Druckraum (7) steht über eine Drosseleinrich­ tung (21, 22, 24) mit einem Auslaß (18) in Verbindung;
• 2. eine vordere Stirnfläche eines in einer Gehäusebohrung verschiebbaren Stromregelkolbens (16) ragt in den Druckraum (7);
• 3. eine hintere Stirnfläche des Stromregelkolbens (16) ragt in eine Kammer (19), die stromabwärts der Dros­ seleinrichtung (21, 22, 24) den Auslaßdruck enthält;
• 4. der Stromregelkolben (16) gibt in Abhängigkeit des auf die beiden Stirnflächen wirkenden Differenzdruckes ei­ ne Verbindung vom Druckraum (7) zu einem Einlaßka­ nal (13) frei,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• 1. die Drosseleinrichtung besteht aus einem gegen die Kraft einer Feder (21) verstellbaren Kolben (22);
• 2. der Kolben (22) hat mindestens eine steuerbare Öff­ nung (24), durch die stromabhängig der Zulauf- Querschnitt vom Druckraum (7) zum Auslaß (18) verän­ derbar ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die mindestens eine Öff­ nung (24) als senkrecht oder schräg eingearbeiteter Schlitz ausgeführt ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die mit der Dros­ seleinrichtung erzielbare Förderstrom-Kennlinie durch meh­ rere Öffnungen (24) gleichen oder unterschiedlichen Quer­ schnitts an den vorgesehenen Betriebszweck anpassen läßt.