DE4119207C2

DE4119207C2 - Hydraulische Pumpe

Info

Publication number: DE4119207C2
Application number: DE4119207A
Authority: DE
Inventors: Miyoko Hamao; Kazuyoshi Ishizaki; Masahiko Hara
Original assignee: Atsugi Unisia Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-06-11
Filing date: 1991-06-11
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JP2895169B2; US5236315A; DE4119207A1; JPH0443881A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Pumpe, insbesondere für die Servolenkung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Für Servolenkanordnungen von schnellfahrenden Fahrzeugen besteht eine Forderung darin, daß mit wachsender Fahrgeschwindigkeit die Lenkkraft erhöht werden sollte, um dem Fahrer des Fahrzeugs ein verläßliches Gefühl für die Straße auch bei hohen Geschwindigkeiten zu geben. Die erhöhte Förderleistung der Pumpe bei höheren Umlaufgeschwindigkeiten verstärkt jedoch die hydraulische Lenkhilfe, wodurch die vom Fahrer aufzuwendende Kraft reduziert wird. Daher geht ein verläßliches Gefühl für die Steuerung des Fahrzeugs auf der Straße verloren.

Eine gattungsbildende Hydraulikpumpe ist beispielsweise aus der DE 32 12 363 A1 bekannt.

Aus der DE-OS 20 01 614 ist eine Stromregeleinrichtung für eine Hydraulikpumpe beschrieben. Bei diesem Stromregelventil wird der federbelastete Kolben auf einer Kolbenfläche mit dem im Druckraum der Pumpe herrschenden Betriebsdruck beaufschlagt und die andere Kolbenfläche mit dem in der Nutzstromleitung herrschenden Druck beaufschlagt. Das Stromregelventil führt den zwischen einer ersten und einer zweiten Drosselstelle abgeregelten Überschußstrom der Eingangsseite der Pumpe wieder zu. Daher findet eine Teilung des Förderstroms in einen Nutzstrom und einen Überschußstrom statt, der im Verhältnis zueinander mit wachsender Drehzahl kleiner wird.

Aus der DE-OS 22 43 430 ist eine Drehkolbenpumpe zur Verwendung mit einer hydraulischen Lenkhilfe von Kraftfahrzeugen bekannt. Die Pumpe umfaßt ein federbelastetes Stromregelventil mit zwei Steuerbünden, von denen einer mit dem Druck des Förderkanals und der andere mit dem Betriebsdruck der Pumpe beaufschlagt wird. An dem mit dem Betriebsdruck der Pumpe beaufschlagten Steuerbund ist eine Drosselnadel befestigt, die sich mit der Bewegung des Kolbens des Stromregelventils bewegt und eine Drosselöffnung am Eintrittsende der Förderleitung verändert. Die Anordnung ist so ausgelegt, daß bei einer Drehzahlerhöhung der Pumpe der Steuerkolben des Stromregelventils in eine Richtung bewegt wird, in der die Drosselnadel die Drosselöffnung fortschreitend verkleinert, wodurch die Druckmittelströmung verringert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hydraulikpumpe anzugeben, bei der der Überschußstrom und der Nutzstrom unabhängig voneinander steuerbar sind und die Förderung des Nutzstroms bei zunehmenden Umlaufgeschwindigkeiten der Pumpe reduziert.

Diese Aufgabe wird von einer hydraulischen Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand mehrerer Unteransprüche.

Die Erfindung wird noch besser verstanden von der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, welche zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Hydraulikpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1 mit einer Abschlußplatte, die in gestrichelter Linie ge zeigt ist;

Fig. 3 einen Teilschnitt entlang der Linie III-III von Fig. 2;

Fig. 4 ein Schema zur Erläuterung der Arbeitsweise; und

Fig. 5 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Nutzstrom und der Drehzahl der Pumpe und die Beziehung zwischen unterschiedlichen Drücken und der Drehzahl der Pumpe zeigt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 nimmt ein Gehäuse 18, das mittels einer Abdeckung 21 verschlossen wird, einen Nockenring 4 auf, der zwischen zwei Abschlußplatten 5 und 6 angeordnet ist. Der Nockenring 4 ist mit einer Innenbahnfläche ausgebildet und mittels der Abschlußplatten 5 und 6 gegen Drehung gesichert. Ein mit radialen Schlitzen versehener zylindrischer Rotor 3 ist mit einer Antriebswelle 2 verbunden und in dem Nockenring 4 angeordnet. In den Schlitzen 3b (siehe Fig. 4) des Rotors 3 werden Flügel 3a verschiebbar in direktem Kontakt mit der Innenbahnfläche des Nockenrings 4 geführt und bewegen sich in den radialen Schlitzen 3b hin und her im Ansprechen auf die Umlaufgeschwindigkeit der Pumpe. Zwischen dem Außenumfang des Nockenrings 4 und der Abdeckung 21 ist in der Abdeckung 21 eine Druckkammer 8 ausgebildet, die das Druckmedium sammelt, das radial auswärts vorbei an dem Nockenring 4 durch Öffnungen, von denen nur eine gezeigt ist, gefördert wird. In Abhängigkeit von der Drehzahl der Pumpe gestattet ein Durchflußsteuerventil 20 einem Druckmedium aus der Druckkammer 8 in ein Paar Auslaßkanäle, von denen nur einer mit 10 gezeigt ist, zu fließen. Das Durchflußsteuerventil 20 weist einen auf Druck ansprechenden Kolben 14 auf, der in einer Kolbenbohrung 9 des Gehäuses 18 aufgenommen ist. Die Bohrung 9 weist ein Ende auf, das direkt zur Druckkammer 8 hin geöffnet ist und weist ein entgegengesetztes Ende auf, das geschlossen ist. Der Kolben wird mittels einer Feder 15, die in einer Abstützkammer 16, die durch eine Bohrung 9 zwischen dem Kolben 14 und dem geschlossenen Ende der Bohrung 9 definiert wird, beaufschlagt. Eine Öffnung 17 öffnet sich zu der Abstützkammer 16 des Durchflußsteuerventils 20 hin. Ein Förderdruck wird in bekannter Art zu dieser Öffnung 17 von einem Förderkanal bzw. einer Öffnung 13 übertragen. Von dieser Förderöffnung 13 wird das Druckmedium zu einem Verbraucher gefördert, der z. B. eine Servolenkanordnung ist. Wie man am besten in Fig. 3 sieht, steht die Förderöffnung 13 in Verbindung mit der Druckkammer 8 mittels einer ersten Drosselbohrung 23 und einer zweiten Drosselbohrung 24, die parallel zwischen der Druckkammer 8 und der Förderöffnung 13 angeordnet sind. Wie man am besten in Fig. 2 sieht, erstrecken sich die Ablaufkanäle 10 durch das Gehäuse 18 und kommunizieren mit einem Zuführkanal 11.

Ein Druckmedium wird aus der Druckkammer 8 den Schlitzen 3b des Rotors 3 mittels einer hydraulischen Fluideinrichtung, die im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet ist, zugeführt. Wie man am besten in Fig. 2 sieht, weist die hydraulische Fluideinrichtung 30 zwei erste Nuten 31a und zwei zweite Nuten 31b auf. Zwischen einer der ersten Nuten 31a und einer der angrenzenden zweiten Nuten 31b ist eine Drosselnut 32 angeordnet. Ein Satz dieser Nuten 31a, 31b und 32 sind in der Abschlußplatte 6 ausgebildet. Die ersten Nuten 31a sind innerhalb des Einlaßbereichs des Nockenrings 4 angeordnet, und die zweiten Nuten 31b sind innerhalb des Förderbereichs des Nockenrings 4 angeordnet. Die ersten Nuten 31a stehen in Fluidverbindung mit der Druckkammer 8 in bekannter Weise. Während der Drehung des Rotors 3 bewegt sich jeder der Flügel 3a solcherart hin und her, daß diese sich radial nach außen bewegen, während sie jeden der Einlaßbereiche passieren und sich dann radial nach innen bewegen, während sie jede der Förderbereiche passieren. Solcherart kommuniziert jede der ersten Nuten 31a mit jedem der Schlitze 3b beim Ansaughub des zugeordneten Flügels 3a, und jede der zweiten Nuten 31b kommuniziert mit jedem der Schlitze 3b beim Förderhub des zugeordneten Flügels 3a. Das Druckmedium, das den ersten Nuten 31a aus der Druckkammer 8 zugeführt wird, wird in jede der Nuten 3b beim Ansaughub des zugeordneten Flügels 3a angesaugt und danach in eine angrenzende der zweiten Nuten 31b gefördert. Infolge der Schaffung der Drosselnuten 32 wird die Förderung des Hydraulikfluids aus der zweiten Nut 31b begrenzt oder gedrosselt, so daß ein Druck innerhalb jeder der zweiten Nuten 31b immer höher ist, als ein Druck innerhalb der Druckkammer 8, und der Druck im Ansprechen auf die Drehzahl der Pumpe wächst.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 3 wird ein variables Durchflußdrosselventil erläutert. Dieses Ventil weist einen Ventilkolben 27 auf, der verschiebbar in einer Ventilbohrung 29, die in dem Gehäuse 18 ausgebildet ist, angeordnet ist. Wie man am besten in Fig. 3 sieht, kreuzt die Ventilbohrung 29 die erste Drosselbohrung 23 stromabwärts der Austrittsöffnung 25. Die Ventilbohrung weist ein Ende auf, das mittels einer Abschlußplatte 6 geschlossen ist, kommuniziert aber mit der angrenzenden zweiten Nut 31b über einen Drosselkanal 33, der durch die Abschlußplatte 6 hindurchgehend ausgebildet ist. Ein entgegengesetztes Ende der Ventilbohrung 29 kommuniziert mit der Förderöffnung 13. Der Ventilkolben 27 weist ein Ende auf, das einem Flügelrückhaltedruck in der zweiten Nut 31b ausgesetzt ist und weist ein entgegengesetztes Ende auf, das einem Förderdruck in der Förderöffnung 13 ausgesetzt ist. Eine Feder 28, die in der Ventilbohrung 29 angeordnet ist, drängt den Ventilkolben 27 in eine Grundposition, wie in Fig. 3 dargestellt ist. In dieser Grundposition öffnet der Ventilkolben 27 vollständig die erste Drosselbohrung 23. Da der Flügelrückhaltedruck wächst, wird der Ventilkolben 27 gegen die Feder 28 beaufschlagt, um den Öffnungsgrad der ersten Drosselbohrung 23 zu vermindern.

In Fig. 3 weist die erste Drosselbohrung 23 ein Ende auf, das mit der Austrittsöffnung 25, die sich zu der Druckkammer 8 hin öffnet, kommuniziert und weist ein entgegengesetztes Ende auf, das sich zu dem Förderkanal 13 hin öffnet, während die zweite Drosselbohrung 24 ein Ende aufweist, das sich zu der Druckkammer 8 hin öffnet und ein entgegengesetztes Ende aufweist, das mit der Austrittsöffnung 26, die sich zu dem Förderkanal 13 hin öffnet, kommuniziert. Auf diese Weise sind die ersten und zweiten Drosselbohrungen 23, 24 parallel zwischen der Druckkammer 8 und dem Förderkanal 13 angeordnet.

Die Arbeitsweise wird anhand der Fig. 4 und 5 näher erläutert. In Fig. 4 zeigt das Bezugszeichen A einen Ansaugbereich des Nockenringes 4, während das Bezugszeichen B einen Förderbereich des Nockenringes 4 zeigt. Während der Drehung des Rotors 3 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn, wie in Fig. 4 zu sehen ist, saugt der Schlitz 3b beim Einlaßhub des Flügels 3a Druckmedium aus der ersten Nut 31a an, und der Schlitz 3b fördert beim Förderhub des Flügels 3a Druckmedium in die zweite Nut 31b. Wie man am besten in Fig. 4 sieht, ist jeder der Schlitze 3b am Nutboden vergrößert, wie durch das Bezugszeichen 30 gezeigt wird.

In Fig. 5 zeigt die gestrichelte Linie D einen Förderdruck in dem Förderkanal 13, die Punkt-Strich-Linie P zeigt einen Druck in der Druckkammer 8 und die Zweipunkt-Strichlinie zeigt einen Flügelrückhaltedruck V in der zweiten Nut 31b. Die voll ausgezogene Linie F zeigt den Nutzstrom des Druckmediums, das durch den Förderkanal 13 gefördert wird.

Wenn die Drehzahl der Pumpe niedriger als eine Geschwindigkeit N₁ ist, befinden sich sowohl das Durchflußsteuerventil 20 als auch das variable Durchflußdrosselventil 27 in den Grundpositionen, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind. Somit wächst die Durchflußgeschwindigkeit mit wachsender Drehzahl. Bei der Drehzahl N₁ erreicht eine Differenz zwischen dem Druck in der Druckkammer 8 und dem Förderdruck in dem Förderkanal 13 einen Wert P₁, der genügend hoch ist, um die Kraft der Feder 15 zu überwinden und den Kolben 14 des Durchflußsteuerventils 20 zu beaufschlagen, den Ablaufkanal 10 zu öffnen, um dem Druckmedium zu gestatten, aus der Druckkammer 8 in die Ablaufkanäle 10 zu fließen. Somit wächst der Nutzstrom geringfügig mit wachsender Drehzahl. Bei einer Drehzahl N₂, die höher als N₁ ist, erreicht eine Differenz zwischen dem Flügelrückhaltedruck in der zweiten Nut 13b und dem Förderdruck in dem Förderkanal 13 einen Wert P₂, der genügend hoch ist, um die Kraft der Feder 28 des variablen Durchflußdrosselventils 27 zu überwinden. Danach schließt der Kolben 27 allmählich den Öffnungsgrad der ersten Drosselbohrung 23. Somit vermindert sich der Nutzstrom mit wachsender Drehzahl. Bei einer Drehzahl N₃, die höher als N₂ ist, wird die Drosselbohrung 23 vollständig geschlossen. Danach verbleibt der Nutzstrom mit wachsender Drehzahl über N₃ hinaus im wesentlichen konstant.

Claims

1. Hydraulische Pumpe, insbesondere für die Servolenkung eines Fahrzeuges mit:
einer Druckkammer (8) der Pumpe,
einem Förderkanal (13), der in Fluidverbindung mit der Druckkammer (8) steht,
einem Nockenring (4) mit einer Innenbahnfläche, der zwischen zwei Abschlußplatten (5, 6) angeordnet und an diesen befestigt ist,
einem Rotor (3), der innerhalb des Nockenringes (4) vorgesehen und mit radialen Schlitzen (3b) ausgebildet ist,
Flügeln (3a), die in den Schlitzen (3b) des Rotors in direktem Gleitkontakt mit der Innenbahnfläche geführt und in den Radialschlitzen (3b) hin- und herbewegbar sind, und zwar in Reaktion auf die Drehbewegung des Rotors (3) relativ zum Nockenring (4),
einer hydraulischen Fluideinrichtung (30, 31a, 31b), welche wirksam ist, um Hydraulikfluid den Radialschlitzen (3b) des Rotors (3) zuzuführen und welche eine Einrichtung (32) zum Drosseln des Durchflusses des Hydraulikfluides aufweist, welches von jedem der Schlitze (3b) beim Förderhub eines der Flügel (3a) ausgebracht wird,
einem Durchflußsteuerventil (20), das eine veränderbare Fluidverbindung zwischen der Druckkammer (8) und einem Überstromkanal (10) hergestellt, und in Abhängigkeit vom Druckunterschied zwischen dem Druck im Förderkanal (13) und dem Druck in der Druckkammer (8) die veränderbare Fludiverbindung zwischen Druckkammer (8) und dem Überstromkanal (10) steuert,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe ferner ein variables Durchflußdrosselventil (27, 28, 29) aufweist, das in Fluidverbindung mit den radialen Schlitzen (3b) des Nockenrings (4) steht, und in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen einem Flügelrückhaltedruck in den radialen Schlitzen (36) und dem Druck in dem Förderkanal (13) den Querschnitt einer ersten Drosselbohrung (23) variiert, welche die Druckkammer (8) mit dem Förderkanal (13) verbindet.

2. Hydraulikpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Fluideinrichtung (30) eine erste Nut (31a) aufweist, die mit einem der Schlitze (3b) beim Ansaughub des zugeordneten Flügels (3a) kommuniziert und eine zweite Nut (31b) aufweist, die mit einem der Schlitze (3b) beim Förderhub des zugeordneten Flügels (3a) kommuniziert, und daß die Drosseleinrichtung (32) zwischen der ersten (31a) und zweiten (31b) Nut angeordnet ist.

3. Hydraulikpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Nut (31a) in Fluidverbindung mit der Druckkammer (8) steht.

4. Hydraulikpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Durchflußdrossel einen Ventilkolben (27) umfaßt, der ein erstes Ende aufweist, das dem Flügelrückhaltedruck in der zweiten Nut (31b) ausgesetzt ist.

5. Hydraulikpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (27) ein zweites Ende hat, das dem Hydraulikdruck des Förderkanals (13) ausgesetzt ist.

6. Hydraulikpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur ersten Drosselbohrung (23) parallele zweite Drosselbohrung (24) zwischen der Druckkammer (8) und dem Förderkanal (13) angeordnet ist, und daß der Ventilkolben (27) in die erste Drosselbohrung (23) hinein bewegbar ist, um deren Öffnungsgrad zu variieren.

7. Hydraulikpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Durchflußdrosselventil (27) eine Ventilbohrung (29) aufweist, die die erste Drosselbohrung (23) kreuzt, daß die Ventilbohrung (29) ein Ende aufweist, das über eine Drosselöffnung (33) mit der zweiten Nut (31b) kommuniziert.

8. Hydraulikpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (27) in der Ventilbohrung (29) angeordnet ist und elastisch gegen das andere Ende der Ventilbohrung (29) mittels einer Feder (28) beaufschlagt ist.