DE4123669C2

DE4123669C2 - Piston pump throttled on the suction side

Info

Publication number: DE4123669C2
Application number: DE19914123669
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Ruoff
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-07-17
Filing date: 1991-07-17
Publication date: 1995-02-16
Anticipated expiration: 2011-07-18
Also published as: DE4123669A1

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer saugseitig gedrosselten Kolbenpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Derartige Pumpen sind bei spielsweise bekannt aus "Saugdrosselung - ein einfaches Prinzip zur Begrenzung des Fördervolumenstroms" von D. Welschof, Ölhydraulik und Pneumatik 34 (1990) Nr. 12, Seite 830 ff. Derartige Kolbenpumpen werden u. a. eingesetzt, um in Kraftfahrzeugen unterschiedliche hy draulische Verbraucher mit Druckmittel zu versorgen. Dabei werden derartige Kolbenpumpen in der Regel mit dem Verbrennungsmotor ge koppelt, z. B. mit der Nocken- oder Kurbelwelle. Durch diese Kopp lung unterliegen diese Kolbenpumpen demzufolge den betriebsbedingten Drehzahlschwankungen des Verbrennungsmotors. Mit steigender Drehzahl des Verbrennungsmotors steigt dann auch die Drehzahl der Kolbenpumpe und damit der Volumenstrom. Beim Einsatz in Kraftfahrzeugen werden derartige Kolbenpumpen zumeist so ausgelegt, daß schon bei Leerlauf drehzahl des Verbrennungsmotors oder nur geringfügig höheren Dreh zahlen ein für den bzw. die Verbraucher ausreichender Volumenstrom bereitgestellt werden kann. Die Volumenstromsteigerung bei steigen den Drehzahlen bedeutet zumeist eine Steigerung der Verlustleistung. Um derartige Verlustleistungen gering zu halten, ist es bekannt, den Volumenstrom zu begrenzen. Eine Form der Volumenstrombegrenzung ist die Saugdrosselung durch Ansteuerung der Kolbenpumpe über Saug schlitze. Dabei überfährt der Kolben im Aufwärts- bzw. Abwärtshub eine Saugöffnungskante. Eine weitere Form der Saugdrosselung ist die Anordnung einer Zentralblende (Drossel) auf der Saugseite der Kol benpumpe. Über diese Zentralblende (Drossel) werden alle Pumpenar beitsräume der Kolbenpumpe beaufschlagt. Um mit letzterer Art der Saugdrosselung eine wirkungsvolle Leistungsreduzierung zu erzielen, werden zumeist Rückschlagventile auf der Druckseite der Kolbenpumpe benötigt. Derartige saugseitig gedrosselte Kolbenpumpen sind auf wendig aufgebaut und daher teuer bzw. benötigen eine Vielzahl von bewegten und daher anfälligen Bauelementen.The invention is based on a piston pump throttled on the suction side according to the genus of the main claim. Such pumps are at known for example from "suction throttling - a simple principle for Limitation of the volume flow "by D. Welschof, Ölhydraulik und Pneumatik 34 (1990) No. 12, page 830 ff. Such piston pumps will u. a. used to different hy in motor vehicles to supply drastic consumers with pressure medium. In doing so such piston pumps usually ge with the internal combustion engine couples, e.g. B. with the cam or crankshaft. Through this kopp These piston pumps are therefore subject to operational conditions Speed fluctuations of the internal combustion engine. With increasing speed the internal combustion engine then also increases the speed of the piston pump and thus the volume flow. When used in motor vehicles Such piston pumps mostly designed so that even when idling speed of the internal combustion engine or only slightly higher speed pay a sufficient volume flow for the consumer or consumers can be provided. The volume flow increase with increasing the speeds usually means an increase in power loss. In order to keep such power losses low, it is known limit the volume flow. A form of volume flow limitation is suction throttling by controlling the piston pump via suction slits. The piston travels in the upward or downward stroke a suction opening edge. Another form of suction throttling is Arrangement of a central diaphragm (throttle) on the suction side of the col ben pump. Via this central orifice (throttle) all pumps are applied to the piston pump. To deal with the latter type of Suction throttling to achieve an effective power reduction, are usually check valves on the pressure side of the piston pump needed. Piston pumps of this type throttled on the suction side are on manoeuvrable and therefore expensive or require a variety of moving and therefore vulnerable components.

Aus der DE-PS 4 18 566 ist eine Radialkolbenmaschine bekannt, deren Kolbenbohrungen einen konisch ausgebildeten Grund aufweisen. An den Grund der Kolbenbohrungen schließen sich zylindrische Bohrungen an. Aufgrund der Größenverhältnisse insbesondere des konischen Grundes ergeben sich jedoch kein Hinweise auf eine mögliche Drosselwirkung der zylindrischen Bohrungen. Weiterhin ist aus der DE-OS 21 03 645 eine Radialkolbenpumpe mit gestuft ausgebildeten Kolbenarbeitsräumen bekannt. Die Stufen dienen zur Führung von Druckfedern. Eine wesentliche Drosselwirkung der gestuften Kolbenarbeitsräume ist jedoch nicht vorhanden.A radial piston machine is known from DE-PS 4 18 566, whose piston bores have a conical base exhibit. Close to the bottom of the piston bores cylindrical holes. Because of the proportions in particular the conical bottom does not result Indications of a possible throttling effect of the cylindrical Holes. Furthermore, from DE-OS 21 03 645 one Radial piston pump with stepped piston work spaces known. The steps are used to guide compression springs. A essential throttling effect of the stepped piston work rooms is however not available.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße saugseitig gedrosselte Kolbenpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Saugdrosselung auf sehr einfache und daher kosten günstige Weise erreicht wird, und daß dazu keine zusätzlichen be wegten Bauteile benötigt werden.The piston pump of the invention throttled on the suction side with the In contrast, characteristic features of the main claim Advantage that the suction throttling is very simple and therefore cost favorable way is achieved, and that no additional be moved components are required.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Be schreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Radialkolbenpumpe. An embodiment of the invention is in the following Be spelling and drawing explained in more detail. The latter shows one Section through a radial piston pump designed according to the invention.

Description of the embodiment

Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kolbenpumpe als außen abgestützte, innen beaufschlagte Radialkolbenpumpe 10 ausge bildet. Diese hat ein Pumpengehäuse 11, in dem eine Längsbohrung 12 ausgebildet ist, die einen Steuerzapfen 13 aufnimmt. Dieser weist längsverlaufende Kanäle 14, 15 für den Zu- und Ablauf von Druck mittel auf. Am Außenumfang des Steuerzapfens 13 sind weiterhin je ein Saugschlitz 16 und ein Druckschlitz 17 ausgebildet. Der Saug schlitz 16 steht mit dem Kanal 14 in Verbindung und dient der Druck mittelversorgung der Radialkolbenpumpe 10, während der Druckschlitz 17 über den Kanal 15 und ein Druckhalteventil 18 mit einem hier nicht dargestellten Verbraucher in Verbindung steht.In the exemplary embodiment shown here, the piston pump is formed as an externally supported, internally loaded radial piston pump 10 . This has a pump housing 11 , in which a longitudinal bore 12 is formed, which receives a control pin 13 . This has longitudinal channels 14 , 15 for the inlet and outlet of pressure medium. A suction slot 16 and a pressure slot 17 are also formed on the outer circumference of the control pin 13 . The suction slot 16 is connected to the channel 14 and is used to supply pressure to the radial piston pump 10 , while the pressure slot 17 is connected via the channel 15 and a pressure control valve 18 to a consumer, not shown here.

Auf dem Steuerzapfen 13 ist ein Rotor 20 gelagert, in dem vom Außen umfang ausgehende Radialbohrungen 21 verlaufen, in denen Kolben 22 dicht gleitend geführt sind. Diese sind im hier dargestellten Aus führungsbeispiel als Kuppenkolben ausgebildet, ihre Kuppen 23 stützen sich an einem im Pumpengehäuse 11 gelagerten Exzenterring 24 ab.On the control pin 13 , a rotor 20 is mounted in which extend from the outer circumferential radial bores 21 in which pistons 22 are guided in a tightly sliding manner. In the exemplary embodiment shown here, these are designed as clutch pistons, their tips 23 are supported on an eccentric ring 24 mounted in the pump housing 11 .

Um im Betrieb den ständigen Kontakt der Kolben 22 mit dem Exzenter ring 24 zu gewährleisten, stützt sich an deren Unterseite 25 jeweils eine Druckfeder 26 ab, deren entgegengesetztes Ende in einer Vertie fung 27 am Grund der Radialbohrung 21 anliegt.In order to ensure the constant contact of the piston 22 with the eccentric ring 24 during operation, a compression spring 26 is supported on the underside 25 thereof, the opposite end of which lies in a recess 27 at the bottom of the radial bore 21 .

Vom Grund dieser Vertiefung 27 geht ein Druckmittelkanal 30 aus, der die Radialbohrung 21 bei umlaufendem Rotor 20 abwechselnd mit dem Saugschlitz 16 und dem Druckschlitz 17 im Steuerzapfen 13 verbindet.A pressure medium channel 30 extends from the bottom of this recess 27 and connects the radial bore 21 alternately with the suction slot 16 and the pressure slot 17 in the control pin 13 when the rotor 20 rotates.

Der Druckmittelkanal 30 setzt sich aus zwei ineinander übergehenden Abschnitten 31, 32 zusammen. Der Abschnitt 32 ist als etwa kegelförmige, sich im Durchmesser verringernde Einsenkung ausgebil det, die von der Vertiefung 27 bzw. dem Grund der Radialbohrung 21 ausgeht und in den als Blendenbohrung ausgebildeten zylindrischen Abschnitt 31 übergeht. Dieser wiederum steht mit dem Steuerzapfen 13 bzw. dem Saugschlitz 16 oder Druckschlitz 17 in Verbindung.The pressure medium channel 30 is composed of two merging sections 31 , 32 . The section 32 is formed as an approximately conical, diameter-reducing depression which starts from the recess 27 or the bottom of the radial bore 21 and merges into the cylindrical section 31 designed as an aperture bore. This in turn is connected to the control pin 13 or the suction slot 16 or pressure slot 17 .

Neben dem Saugschlitz 16 bzw. dem Druckschlitz 17 sind am Außenum fang des Steuerzapfens 13 schmale, umlaufende Ringnuten 33, 34 aus gebildet, die mit Lecköl vom Druckschlitz 17 her beaufschlagt sind und zur Entlastung und Zentrierung des Rotors 20 dienen. Im Betrieb der Radialkolbenpumpe wirken der angetriebene Rotor 20 und der Ex zenterring 24 derart zusammen, daß die Kolben 22 Saug- oder Druck hübe ausführen. Der Saugschlitz 16 bzw. der Druckschlitz 17 sind so angeordnet, daß jede Radialbohrung 21 über nahezu den gesamten Saug hub mit dem Saugschlitz 16 und über nahezu den gesamten Druckhub mit dem Druckschlitz 17 verbunden ist.In addition to the suction slot 16 and the pressure slot 17 narrow, circumferential annular grooves 33 , 34 are formed at the outside of the control pin 13 , which are acted upon with leakage oil from the pressure slot 17 and serve to relieve and center the rotor 20 . In operation of the radial piston pump, the driven rotor 20 and the Ex center ring 24 cooperate such that the pistons 22 perform suction or pressure strokes. The suction slot 16 and the pressure slot 17 are arranged so that each radial bore 21 is connected to the suction slot 16 and almost the entire pressure stroke to the pressure slot 17 over almost the entire suction stroke.

Die Verbindung zwischen Saugschlitz 16 bzw. Druckschlitz 17 und der Radialbohrung 21 erfolgt über den Druckmittelkanal 30 im Rotor 20. Dieser Druckmittelkanal 30 ist - wie oben angeführt - aus zwei Ab schnitten 31, 32 zusammengesetzt. Diese Abschnitte 31, 32 sind so ausgebildet, daß sich bei Druckmitteldurchgang zwei unterschiedliche (Form-) Widerstandsbeiwerte (Zeta) ausbilden (siehe auch Dubbel, Taschenbuch des Maschinenbaus, 15. Auflage, Seite 164). Der dem Steuerzapfen 13 zugewandte Abschnitt 31 hat einen hohen Wider standsbeiwert (Zeta), so daß im Saugbereich eine hohe Drosselwirkung auftritt und im Druckbereich die Rückströmung von Druckmittel aus dem Druckschlitz 17 bzw. dem Kanal 15 sehr gering gehalten wird. Der Abschnitt 32 hat einen niedrigen Widerstandsbeiwert (Zeta), durch den das Entstehen von Staudruck während des Ausstoßvorganges, d. h. beim Druckhub, vermieden wird. The connection between the suction slot 16 or pressure slot 17 and the radial bore 21 takes place via the pressure medium channel 30 in the rotor 20 . This pressure medium channel 30 is - as mentioned above - from two sections 31 , 32 composed. These sections 31 , 32 are designed such that two different (form) resistance coefficients (zeta) form when the pressure medium passes (see also Dubbel, Taschenbuch der Maschinenbau, 15th edition, page 164). Of the control pin 13 facing portion 31 has standsbeiwert a high reflection (Zeta), so that a high throttling effect occurs in the suction region and the return flow of pressure medium from the pressure slot 17 and the channel 15 is kept very low in the pressure range. Section 32 has a low drag coefficient (zeta), which prevents the build-up of dynamic pressure during the ejection process, ie during the pressure stroke.

Die Verminderung der Rückströmung von Druckmittel aus dem Druck schlitz 17 bzw. dem Kanal 15, die im Druckhub die jeweilige Radial bohrung 21 zusätzlich und unnötig wieder auffüllen würde, sowie eine günstige Ausstoßströmung sind von Vorteil, da diese die Effektivität der Pumpe erhöhen.The reduction in the backflow of pressure medium from the pressure slot 17 or the channel 15 , which would fill up the respective radial bore 21 additionally and unnecessarily in the pressure stroke, and a favorable discharge flow are advantageous since these increase the effectiveness of the pump.

Durch die angeführte Ausbildung der Saugdrosselung kann eine wirk same Leistungs- bzw. Volumenstromreduzierung erreicht werden, ohne daß zusätzliche bewegliche Bauteile wie z. B. Rückschlagventile für jeden Kolben bzw. Pumpenarbeitsraum benötigt werden. Durch die Saug drosselung im Bereich des Rotors bzw. der Pumpenarbeitsräume (Ra dialbohrungen 21) wird darüber hinaus verhindert, daß übermäßig viel Druckmittel aus dem Bereich der Lagerstelle Rotor-Steuerzapfen ab gesaugt wird, wie dies bei Drosselung mittels einer Zentralblende möglich wäre.Due to the mentioned design of the suction throttling, an effective power or volume flow reduction can be achieved without additional moving components such as, for. B. Check valves are required for each piston or pump work space. Through the suction throttling in the area of the rotor or the pump work spaces (Ra dial bores 21 ) is also prevented that excessive pressure medium is sucked from the area of the bearing rotor control pin, as would be possible with throttling by means of a central aperture.

Eine derartige Kolbenpumpe eignet sich u. a. zur Versorgung von hy draulischen Verbrauchern in Kraftfahrzeugen, bei denen die Pumpe mit der Verbrennungsmaschine gekoppelt ist. Eine derartige Pumpe kann beispielsweise benutzt werden, um eine Einrichtung zur stetigen Ver stellung der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle eines Verbrennungs motors mit Druckmittel zu versorgen.Such a piston pump is u. a. to supply hy drastic consumers in motor vehicles, where the pump with the internal combustion engine is coupled. Such a pump can used, for example, to establish a continuous ver position of the camshaft relative to the crankshaft of a combustion to supply motors with pressure medium.

Die erfindungsgemäße Form der Saugdrosselung ist nicht auf das hier beschriebene Beispiel der außen abgestützten, innen beaufschlagten Radialkolbenpumpe beschränkt. Es ist auch möglich, die so beschrie bene Form der Saugdrosselung auf andere Radialkolbenpumpen oder Axialkolbenpumpen zu übertragen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The form of suction throttling according to the invention is not based on this described example of the externally supported, internally loaded Radial piston pump limited. It is also possible to describe that bene form of suction throttling on other radial piston pumps or To transfer axial piston pumps without the scope of the invention leave.

Claims

1. Piston pump throttled on the suction side with pistons ( 22 ) guided in bores ( 21 ) of a rotor ( 20 ), the bores ( 21 ) serving as pump work spaces and alternating with a suction channel arranged in a control means ( 13 ) via a pressure medium channel ( 30 ) ( 16 ) and pressure channel ( 17 ) are connected, characterized in that the pressure medium channel ( 30 ) acting as a throttle in the transition area to the bore ( 21 ) has a substantially smaller cross-section than this and consists of at least two differently shaped sections ( 31 , 32 ) wherein the said control means (13) facing portion (31) having the narrowest cross-section and thus the largest drag coefficient while the holes (21) facing portion (32) expands to the bores (21) out, whereby the Gesamtwiderstandsbeiwert during the suction stroke is greater than the pressure stroke.

2. Piston pump according to claim 1, characterized in that this is an internally loaded radial piston pump.

3. Piston pump according to claim 1 or 2, characterized in that the pistons ( 22 ) cooperate with a stroke-generating guide element ( 24 ) and are brought into contact with the latter by compression springs ( 26 ).

4. Piston pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that the compression springs ( 26 ) are supported on the underside ( 25 ) of the piston ( 22 ) and at the bottom of the pump work spaces.

5. Piston pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pressure medium channel ( 30 ) is formed in the rotor ( 20 ).

6. Piston pump according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pressure medium channel ( 30 ) starts from the bottom of the bores ( 21 ).