DE4136151C2 - Flügelzellenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem auf einer Antriebswelle befestigten Rotor. Der Rotor hat Schlit­ ze zur Aufnahme von radialverschieblichen Flügeln, die in einem Kurvenring anliegen. Die Flügel schließen Förderräume zwischen sich ein, wobei diese beim Umlauf abwechselnd mit einer Saug- und einer Druckzone Verbindung erhalten und ei­ nen ersten Förderkreis mit Öl versorgen. Es ist außerdem ein zweiter Förderkreis vorhanden, der durch die Pumpwirkung der Flügel in den Unterflügelräumen versorgt wird. Die beiden Förderkreise haben voneinander getrennte Druckleitungen. Ein Stromregelventil mit einem druck- und federbelasteten Kolben regelt in Abhängigkeit von der Drehzahl einen Teilstrom aus der Druckleitung des ersten Förderkreises zu einem Tank ab.

Eine derartige Flügelzellenpumpe mit zwei Förderkreisen ist aus der DE 26 30 736 C2 bekannt. Während die Druckleitung des ersten Förderkreises, wie erwähnt, mit einem gebräuchli­ chen Stromregelventil verbunden ist, schließt der von den Un­ terflügelräumen gespeiste zweite Förderkreis an ein Vorspann­ ventil an. Dieses Vorspannventil steht einerseits unter der Belastung des Druckes aus dem ersten Förderkreis plus einer Federkraft, während auf seine andere Seite der Druck im zweiten Förderkreis, also der Druck in den Unterflügelkam­ mern wirkt. Das Vorspannventil regelt den Druck im zweiten Förderkreis auf einen Wert ein, der über dem Druck des er­ sten Förderkreises liegt, so daß immer eine ausreichende An­ pressung der Flügel in den Kurvenring gesichert ist.

Diese Maßnahme ist notwendig, damit die Flügel in den Druckzonen des ersten Förderkreises den gewünschten Druck aufbauen können und nicht in Richtung auf die Unterflügel­ kammern zurückgedrückt werden.

Hinter dem Stromregelventil ist die Druckleitung des ersten Förderkreises an eine Hilfskraftlenkung angeschlossen, die einen verhältnismäßig großen Förderstrom benötigt. Die Druckleitung hinter dem Vorspannventil ist dagegen an eine Niveauregulierung angeschlossen, die einen kleinen Förder­ strom verarbeitet. Die vorgenannte Flügelzellenpumpe ist daher auf die Versorgung von zwei voneinander unabhängigen Verbrauchern abgestimmt.

Eine andere Einrichtung mit zwei Förderkreisen ist bekannt aus der DE 35 20 884 A1. Dort ist bei einer zweistufigen Kreiselpumpe, die zwei Einzelpumpen oder zwei Pumpenstufen aufweist, eine Mengensteuerung zum Steuern der zu einem Ser­ volenkungsmotor fließenden Fördermenge vorgesehen. Das Men­ gensteuerventil weist drei Stellungen auf. In je einer die­ ser Stellungen können die Pumpen bzw. Pumpenstufen in Serie oder prallel geschaltet werden oder es kann eine Pumpe kurzgeschlossen werden. Zum Steuern des Umschaltens des Mengensteuerventils dienen hydraulische Stellvorrichtungen. Zwei Drosseln, von denen je eine in einer Druckleitung und eine in einer Druckentlastungsleitung angeordnet ist, er­ zeugen eine Druckdifferenz, mit der die Stellvorrichtungen beaufschlagt werden. An der in der Druckentlastungsleitung angeordneten Drossel kann sich nur dann eine Druckdifferenz ausbilden, wenn ein Überdruckventil geöffnet hat. Dadurch ergibt sich gerade im Bereich hoher Drücke ein Verluststrom über das Überdruckventil, der nicht zum Lenken herangezogen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzel­ lenpumpe mit zwei Förderkreisen, beispielsweise auf die Versorgung einer Hilfskraftlenkung so abzustimmen, daß man bei höheren Drehzahlen Leistung einspart.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 ge­ löst. Der nebengeordnete Anspruch 2 mit Anspruch 3 enthält eine weitere vorteilhafte Ausführungsform.

Nach der Erfindung weist der Kolben des Stromregelventils einen zusätzlichen Bund auf, durch den eine mit einem Ver­ braucher verbundene Kammer entsteht. An diese Kammer ist die Druckleitung des durch die Unterflügelräume versorgten zweiten Förderkreises angeschlossen. Der zweite Förderkreis hat also ständig mit dem Verbraucher Verbindung. Der Bund hat außerdem eine Steuerkante, welche einen Leitungszweig des ersten Förderkreises an die mit dem Verbraucher verbun­ dene Kammer anschließen kann.

Durch die Erfindung ist es möglich, daß bis zu einer bestimm­ ten Drehzahl der erste und der zweite Förderkreis gemeinsam den Verbraucher (Hilfskraftlenkung) mit Drucköl versorgen. Steigt anschließend die Drehzahl noch weiter an, sperrt der Bund mit seiner Steuerkante den Leitungszweig der Drucklei­ tung des ersten Förderkreises ab, wobei diese Druckleitung mit dem Tank bzw. der Saugzone Verbindung erhält. Der Ver­ braucher erhält jetzt nur noch Drucköl über den zweiten För­ derkreis aus den Unterflügelräumen mit der pro Umdrehung kleineren Fördermenge. Da der erste Förderkreis mit der grö­ ßeren Fördermenge auf Rücklauf geschaltet ist, baut sich dort kein wesentlicher Druck auf und es läßt sich im oberen Drehzahlbereich Antriebsleistung einsparen.

Das Ausführungsbeispiel nach dem nebengeordneten Anspruch 2 nützt den Doppelhub der Flügelzellenpumpe mit jeweils zwei sich gegenüberliegenden Saug- und Druckzonen zur Aufteilung in zwei Förderkreise. Es versorgt also je eine Saug- und Druckzone einen gesonderten Förderkreis. Der Aufbau des Stromregelventils entspricht der Ausführung nach Anspruch 1, so daß die beiden Druckleitungen des ersten und zweiten För­ derkreises in gleicher Weise an das Stromregelventil ange­ schlossen sind. Im unteren Drehzahlbereich der Flügelzellen­ pumpe arbeiten beide Förderkreise auf den Verbraucher, wäh­ rend ab dem mittleren Drehzahlbereich nur noch der zweite Förderkreis mit einer Saug- und Druckzone auf den Verbrau­ cher geschaltet ist. Da in dieser Ausführung der zweite För­ derkreis eine höhere Förderleistung hat als in der Ausfüh­ rung nach Anspruch 1, kann das Stromregelventil so ausgelegt werden, daß die Umschaltung auf nur einen Kreis bei etwas geringeren Drehzahlen erfolgen kann.

Die Erfindung ist anhand von zwei in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Flügelzellenpumpe mit einem Stromregelventil. Das Stromregelventil befindet sich in einer Stellung in der der erste und der zweite Förderkreis auf den Verbraucher geschaltet sind.

Fig. 2 die Pumpe nach Fig. 1 in einer anderen Stellung des Stromregelventils und

Fig. 3 eine weitere Ausführung einer Flügelzellen­ pumpe mit zwei Förderkreisen.

Ein in einem nicht dargestellten Gehäuse gehaltener Kurven­ ring 1 hat als Innenbohrung eine Hubkurve 2. Im Kurvenring 1 ist auf einer Antriebswelle 3 ein Rotor 4 befestigt. Der Ro­ tor 4 hat radial verlaufende Schlitze 5, in denen als Flügel 6 bezeichnete Arbeitsschieber entsprechend dem Verlauf der Hubkurve 2 nach außen oder nach innen gleiten. Zwischen dem Kurvenring 1, dem Rotor 4, den Flügeln 6 und nicht sichtba­ ren seitlichen Druckplatten befinden sich Förderräume 7. Die Pumpe weist zwei sich gegenüberliegende Saugzonen 8 und 8A auf, die über Saugleitungen 10A, 10B und 10 mit einem Tank 11 verbunden sind. Zwei sich gegenüberliegende Druckzonen 12 und 12A stehen über Druckleitungen 13A, 13B und 13 mit einem Stromregelventil 14 in Verbindung. Während der Drehbe­ wegung des Rotors 4 wird das in den Förderräumen 7 einge­ schlossene Öl in Pfeilrichtung R von der Saugzone 8 bzw. 8A in die zugehörige Druckzone 12A bzw. 12 und über das Strom­ regelventil 14 zu einem Verbraucher verdrängt. Die beschrie­ bene, allgemein übliche Pumpenförderung über die Saug- und Druckzonen ist hier als erster Förderkreis bezeichnet.

Die innenliegenden Enden der Schlitze 5 sind durch die be­ reits erwähnten seitlichen Druckplatten und die Flügel 6 ab­ geschlossen und bilden sogenannte Unterflügelräume 15.

In der Saugzone 8 und 8A sind die Unterflügelräume 15 mit teilringförmigen Kanälen 16 und 17 und diese über Leitungen 18 und 18A mit der Druckleitung 13A und 13 des ersten För­ derkreises verbunden. In der Druckzone sind die Unterflügel­ räume mit teilringförmigen Kanälen 19 und 20 verbunden und diese schließen über Druckleitungen 21A bzw. 21B und 21 an das Stromregelventil 14 und den Verbraucher an. Die Unterflü­ gelräume 15 versorgen in der Druckzone einen zweiten Förder­ kreis der Pumpe. Beide Förderkreise sind gegeneinander abge­ dichtet.

Ein durch eine Feder 22 belasteter Kolben 23 des Stromregel­ ventils 14 mit Steuerbunden 24 und 25 ist bereits bekannt. Es hat die Aufgabe einen Teil des über die Saug- und Druckzo­ nen 8, 12A und 8A, 12 und die Druckleitung 13 (erster Kreis) geförderten Öls in Abhängigkeit von der Pumpendreh­ zahl in eine Rücklaufleitung 27 abzuleiten. Die Erfindung besteht darin, daß der Kolben 23 einen weiteren Bund 26 auf­ weist, der eine stirnseitige Kammer 28 abschließt. Diese Kammer 28 ist mit der an die Unterflügelräume 15 angeschlos­ senen Druckleitung 21 (zweiter Förderkreis) verbunden. Die Kammer 28 steht über eine Auslaßleitung 30 mit einer Drossel 31 mit dem Verbraucher in Verbindung.

Die Druckleitung 13 des ersten Förderkreises hat mit einer zwischen den Steuerbunden 25 und 26 liegenden Kammer 32 Ver­ bindung. Diese Kammer 32 kann über einen Leitungszweig 33 mit der an den Verbraucher angeschlossenen Kammer 28 in Ver­ bindung treten. Eine Steuerkante 34 des Bundes 26 steuert den Leitungszweig 33. Zwischen der Auslaßleitung 30 und ei­ nem federseitigen Raum 34 liegt eine Steuerleitung 35 mit einer Drossel 36. Der Druck in der Kammer 34 ist um die durch die Drossel 31 geschaffene Druckdifferenz kleiner als in der Kammer 28.

Im unteren Drehzahlbereich regelt das Stromregelventil als Druckwaage den Abfluß des Öls im ersten Förderkreis in be­ kannter Weise zum Verbraucher ab. In der in Fig. 1 gezeich­ neten Stellung des Kolbens 23 überwindet die Druckkraft auf die der Kammer 28 zugewandte Stirnfläche des Bundes 26 die gemeinsame Kraft aus der Feder 22 plus der Kraft des Auslaß­ druckes auf die federseitige Stirnfläche im Raum 34. Der in der Kammer 28 wirksame Differenzdruck hat also den Kolben 23 um einen bestimmten Betrag nach links verschoben. In dieser Stellung des Kolbens 23 gibt die Steuerkante 34 des Bundes 26 den Leitungszweig 33 frei. Die Ölströme aus den Drucklei­ tungen 13 und 21 vereinigen sich in der Kammer 28 und gelan­ gen zum Verbraucher. Das überschüssige Öl aus der Drucklei­ tung 13 kann über eine geöffnete Steuerkante 37 zur Rücklauf­ leitung 27 und von dieser in die Saugzonen 8 und 8A abflie­ ßen. Dies bedeutet, daß der Abregelpunkt der Pumpe bei ca. 1000 min^-1 bereits erreicht ist. Vom Abregelpunkt an ver­ harrt die Förderstromkennlinie in einem verhältnismäßig kleinen Drehzahlbereich im wesentlichen waagerecht, das heißt bei weiter steigender Drehzahl öffnet die Steuerkante 37 den Ablaufquerschnitt zur Rücklaufleitung 27 noch stär­ ker.

In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die Fördermenge des ersten Kreises aus den Druckzonen 12 und 12A trotz Abre­ gelung das mehrfache der Fördermenge des zweiten Kreises aus den Unterflügelräumen 15 beträgt. Da eine Hilfskraftlenkung bei langsamer Fahrt und damit auch niedriger Drehzahl wegen der größeren Lenkausschläge einen größeren Förderstrom benö­ tigt, kann die Pumpe den Ölstrombedarf in diesem Fahrbereich durch die beiden Förderkreise voll abdecken.

Bei schneller Fahrt und höheren Drehzahlen kommt die Hilfs­ kraftlenkung dagegen mit einem vergleichsweise geringem För­ derstrom aus, da die Lenkausschläge nur klein sind. In die­ sem höheren Drehzahlbereich ist der Förderstrom des zweiten Förderkreises so groß, daß der Kolben 23 die Stellung nach Fig. 2 einnimmt. Der Bund 26 überdeckt dabei mit seiner Steuerkante 34 den Leitungszweig 33, so daß das gesamte Drucköl aus der zum ersten Förderkreis gehörenden Drucklei­ tung 13 über die Rücklaufleitung 27 den Saugzonen 8 und 8A nahezu drucklos zufließen kann. Da im ersten Förderkreis nur ein niedriger Rücklaufdruck wirksam ist, läßt sich durch das Abschalten dieses Förderkreises bei höheren Drehzahlen eine beträchtliche Leistungsersparnis erzielten. Steigt die Drehzahl und damit die Fördermenge aus dem zweiten Förder­ kreis noch weiter an, dann verbindet der Bund 26 die Rück­ laufleitung 27 mit der Kammer 28, so daß auch ein Teilstrom des zweiten Förderkreises (Druckleitung 21) abregelbar ist.

Eventuelle Leckölverluste beeinflussen das Lenkverhalten nicht, da höhere Druckdifferenzen zwischen dem ersten und dem zweiten Förderkreis erst bei höheren Drehzahlen nach Ab­ schalten des ersten Förderkreises auftreten können und dann der zweite Förderkreis bereits einen entsprechend hohen För­ derstrom aufweist. Außerdem treten bei höheren Drehzahlen im Fahrbetrieb selten hohe Drücke auf, da die Lenkkräfte ent­ sprechend gering sind.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zeigt das Stromregelven­ til unverändert in der Stellung nach Fig. 1. Der Unterschied besteht darin, daß die einander zugeordneten Saug- und Druckzonen 38, 112A bzw. 38A, 112 den ersten und zweiten Förderkreis darstellen. Der erste Förderkreis steht wiederum über die Druckleitung 113 mit der Kammer 32 des Stromteilven­ tils 14 und der zweite Förderkreis steht über die Drucklei­ tung 121 mit der Kammer 28 in Verbindung. Die Unterflügelräu­ me 115 werden hier nur zum Andrücken der Flügel 60 mit den Druckleitungen 113 und 121 verbunden. Damit die Flügel 60 in der Druckzone 112 und 112A nach innen gleiten können - wobei Öl zurückgefördert wird - verbindet man für jede Hubseite getrennt die druckseitigen Unterflügelräume 115 durch enge Kanäle 40 bzw. 41 mit den saugseitigen Unterflügelräumen. In diesem Falle fördert jeder Förderkreis den halben Ölstrom. Der Abregelvorgang geschieht auf die gleiche Weise wie in Fig. 1.

Bezugszeichenliste

1

Kurvenring

2

Hubkurve

3

Antriebswelle

4

Rotor

5

Schlitze

6

Flügel

7

Förderräume

8

,

8

ASaugzonen

9

-

10

,

10

A,

10

BSaugleitungen

11

Tank

12

,

12

ADruckzone

13

,

13

A,

13

BDruckleitungen

14

Stromregelventil

15

Unterflügelräume

16

teilringförmiger Kanal

17

teilringförmiger Kanal

18

,

18

ALeitungen

19

teilringförmiger Kanal

20

teilringförmiger Kanal

21

,

21

A,

21

BDruckleitungen

22

Feder

23

Kolben v.

15

24

Steuerbund

25

Steuerbund

26

Bund

27

Rücklaufleitung

28

Kammer

29

-

30

Auslaßleitung

31

Drossel

32

Kammer

33

Leitungszweig

34

federseitiger Raum

35

Steuerleitung

36

Drossel

37

Steuerkante

38

,

38

ASaugzonen

40

enger Kanal

41

enger Kanal

60

Flügel

112

,

112

ADruckzonen

113

Druckleitung

115

Unterflügelräume

121

Druckleitung
RPfeilrichtung

Claims (3)

1. Flügelzellenpumpe mit folgenden Merkmalen:

• 1. In einem Gehäuse ist auf einer Antriebswelle (3) ein Rotor (4) befestigt;
• 2. Der Rotor (4) hat Schlitze (5) zur Aufnahme von radialverschieblichen Flügeln (6), die in einem Kurvenring (1) anliegen;
• 3. Die Flügel (6) schließen Förderräume (7) zwischen sich ein, wobei die Förderräume beim Umlauf abwech­ selnd mit einer Saug- und einer Druckzone (8 und 12A bzw. 8A und 12) Verbindung erhalten und ei­ nen ersten Förderkreis mit Öl versorgen;
• 4. Es ist ein zweiter Förderkreis vorhanden, der durch die Pumpwirkung der Flügel (6) in den Unter­ flügelräumen (15) versorgt wird;
• 5. Der erste und der zweite Förderkreis haben vonein­ ander getrennte Druckleitungen (13 bzw. 21);
• 6. Es ist ein Stromregelventil (14) mit einem druck- und federbelasteten Kolben (23) vorhanden;
• 7. Das Stromregelventil (14) regelt in Abhängigkeit von der Drehzahl einen Teilstrom aus der Drucklei­ tung (13) des ersten Förderkreises zu den Saug­ zonen (8, 8A) ab,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• 1. Der Kolben (23) des Stromregelventils (14) weist einen zusätzlichen Bund (26) auf, durch den eine mit einem Verbraucher verbundene Kammer (28) ent­ steht;
• 2. Die Druckleitung (21) des durch die Unterflügelräu­ me (15) versorgten zweiten Förderkreises schließt an die Kammer (28) an;
• 3. Der Bund (26) des Stromregelventils (14) hat eine Steuerkante (34), welche einen Leitungszweig (33) der Druckleitung (13) des ersten Förderkreises an die Kammer (28) anschließen kann,
• 4. derart, daß im unteren Drehzahlbereich der Pumpe beide Förderkreise mit dem Verbraucher in Verbin­ dung stehen und im höheren Drehzahlbereich nur die Druckleitung (21) des zweiten, durch die Unterflü­ gelräume (15) versorgten Förderkreises mit dem Verbraucher verbunden ist.

2. Flügelzellenpumpe mit folgenden Merkmalen:

• 1. In einem Gehäuse ist auf einer Antriebswelle (3) ein Rotor (4) befestigt;
• 2. Der Rotor (4) hat Schlitze (5) zur Aufnahme von radialverschieblichen Flügeln (6), die in einem Kurvenring (1) anliegen;
• 3. Die Flügel (6) schließen Förderräume (7) zwischen sich ein, die bei jeder Umdrehung wechselnd mit Saug- und Druckzonen (8, 12A bzw. 8A, 12) in Verbindung treten;
• 4. Es ist ein Stromregelventil (14) mit einem druck- und federbelasteten Kolben (23) vorhanden;
• 5. Das Stromregelventil (14) regelt in Abhängigkeit von der Drehzahl in einen Rücklauf ab,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• 1. jede der beiden zusammenwirkenden Saug- und Druck­ zonen (8, 12A bzw. 8A, 12) versorgt einen ge­ trennten Förderkreis;
• 2. der Kolben (23) des Stromregelventils (14) weist einen zusätzlichen Bund (26) auf, der eine mit ei­ nem Verbraucher verbundene Kammer (28) abschließt;
• 3. eine Druckleitung (21) des zweiten Förderkreises schließt an die Kammer (28) an;
• 4. der Bund (26) des Stromregelventils (14) hat eine Steuerkante (34), welche eine Druckleitung (13) des ersten Förderkreises an die Kammer (28) an­ schließen kann
• 5. derart, daß im unteren Drehzahlbereich der Pumpe beide Förderkreise mit dem Verbraucher in Verbin­ dung stehen und ab dem mittleren Drehzahlbereich nur eine der beiden Förderkreise mit dem Verbrau­ cher verbunden ist.

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterflügelräume (115) jeder Druckzone (112A und 112), für jede Hubseite ge­ trennt, durch enge Kanäle (40 bzw. 41) mit den im Bereich der Saugzone (38 bzw. 38A) liegenden Unterflügelräumen ver­ bunden sind.