DE4136828C2 - Strömungsteilerpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsteilerpumpe, d. h. auf eine Pumpe, die einen Ölstrom teilt und die ge­ teilten Ströme zwei getrennten Einheiten zuführt.

Eine herkömmliche Verstellpumpe, d. h. eine Pumpe mit ver­ änderlicher Leistung, ist in der JP-Patent-OS 61-155 677 offenbart. Um die Strömung von dieser Art einer Pumpe aufzu­ teilen, ist an der Pumpe ein Strömungsteiler angebracht. Derartige Strömungsteiler werden üblicherweise in Industrie­ fahrzeugen verwendet, um beispielsweise eine hydraulische Strömung zwischen einem Servolenkgetriebe und einem Hydrau­ lik-Ladezylinder aufzuteilen.

Die mit einem derartigen Strömungsteiler versehene Pumpe weist eine am einen Ende des Pumpengehäuses befestigte Stirnplatte auf, in welcher ein Förderkanal ausgebildet ist, und die an dem Strömungsteiler angebracht ist. Der Strömungsteiler enthält eine Verjüngung oder Drosselstelle, die mit dem Förderkanal verbunden ist, und einen Steuer­ schieber (die Strömung teilende Einrichtung), welcher die Durchflußmenge an Öl im Zusammenwirken mit der Drossel­ stelle regelt. Ein Öl-Förderkanal und ein Überschuß- oder Mehröl-Förderkanal, die mit der Drosselstelle in Verbindung stehen, sind in dem Strömungsteiler vorgesehen.

Der Öl-Förderkanal, der im folgenden als "Steuerkanal" be­ zeichnet wird, ist beispielsweise über ein Rückschlagventil mit einem Servolenkgetriebe in einem Gabelstaplerfahrzeug verbunden. Der Mehröl-Förderkanal, der im folgenden als "Mehrölkanal" bezeichnet wird, steht beispielsweise über ein Steuerventil mit einem Hydraulikzylinder in einer Lade­ vorrichtung in Verbindung.

Wenn die Durchsatzmenge an von der Pumpe gefördertem Öl einen vorbestimmten Steuer-Durchsatz übersteigt, wird der Unterschied zwischen den Drücken stromauf und stromab der Drosselstelle in dem Strömungsteiler groß, wodurch der Steu­ erschieber verschoben wird. Durch diese Verschiebung wird die Öffnung des Steuerkanals verengt, so daß mehr Öl in den Mehrölkanal zwangsweise einströmt, um eine konstante Durch­ satzmenge an Öl zum Servolenkgetriebe aufrechtzuerhalten.

Wird das Servolenkgetriebe betätigt, so wird der Steuer­ schieber so geregelt, daß der Steuerkanal erweitert und die Öffnung des Mehrölkanals verengt wird. Wenn dagegen der Hy­ draulik-Ladezylinder betätigt wird, so wird der Steuer­ schieber zum weiteren Öffnen des Mehrölkanals und Veren­ gen des Steuerkanals eingeregelt.

Da die Strömungsteilereinheit oder -vorrichtung an der Stirn­ platte des Gehäuses der vorstehend beschriebenen Strömungs­ teilerpumpe angebracht ist, steigt die Anzahl der notwendi­ gen Bauteile an und wird die gesamte Pumpe voluminöser sowie schwerer.

Ferner muß der Ölkanal in dieser Pumpe relativ lang sein, um Öl durch die Stirnplatte hindurch zur Strömungsteilerein­ heit zu führen. Das hat einen Verlust im Öldruck zum Ergeb­ nis, wodurch die Pumpleistung verringert wird. Zusätzlich wird das Öl, während es durch den Ölkanal fließt, erwärmt und weniger viskos, was in einer zusätzlichen Zufuhr von Öl zur stromabwärtigen Seite resultieren kann.

Bei einem Gabelstaplerfahrzeug von durchschnittlicher Lei­ stung beträgt der maximale Öldruck im Servolenkgetriebe etwa 83 bar, während der maximale Öldruck im Hydraulik-Ladezylin­ der etwa 181 bar beträgt, was sehr hoch ist. Die Temperatur des Öls neigt vor allem auf der Seite des Hydraulikzylinders zu einem Anstieg, und es besteht die Tendenz, daß Überschuß­ öl eher dem Hydraulikzylinder als dem Servolenkgetriebe zu­ geführt wird.

Ferner ist aus der US-PS-45 49 466 eine Strömungsteilerpumpe zur Versorgung von zwei Arbeitskreisen mit im wesentlichen gleichem Druckniveau bekannt. Dazu erfolgt die Aufteilung des von einer Schräg- oder Taumelscheibenpumpe erzeugten Druckmittelstroms direkt an den Auslaßöffnungen der Pumpenzylinder, indem durch eine Ventilplatte entsprechende Förderhubabschnitte der Pumpenzylinder zusammengefaßt werden. Ein zwischen den beiden Arbeitskreisen, in unmittelbarer Nähe der zu betreibenden Aggregate angeordnetes, zusätzliches Ausgleichsventil vermag geringe Druckunterschiede zwischen den beiden Arbeitskreisen auszugleichen, indem ein dritter Teilstrom wahlweise in jeweils einen Arbeitskreis oder gleichzeitig in beide Arbeitskreise geleitet wird. Eine Pumpe der zuvor beschriebenen Art hat den Nachteil, daß damit nur Arbeitskreise mit im wesentlichen gleichem Druckmittelbedarf und Druckniveau betrieben werden können.

Es ist folglich Aufgabe der Erfindung, eine eine Strömung teilende Pumpe zu schaffen, die eine geringe Anzahl an Teilen aufweist, kompakt sowie leicht ist und einen geringen Druckverlust hat, um die Pumpleistung zu steigern.

Die Aufgabe wird mit einer Strömungsteilerpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist die Pumpe als eine Verstellpumpe der Taumelscheibenbau­ art ausgebildet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen regeln die übrigen Unteransprüche.

Die Aufgabe und weitere Ziele der Erfindung wie auch deren und Vorteile werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung der derzeit bevorzug­ ten Ausführungsform einer Strömungsteilerpumpe deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung mit einer Stirnplatte und der diesen zugeordneten Bauteilen einer Strömungs­ teilerpumpe der Kolbenbauart;

Fig. 2 einen Axialschnitt der gesamten Strömungsteilerpumpe;

Fig. 3 ein Schema eines Hydraulikkreises der Strömungstei­ lerpumpe;

Fig. 4 eine Frontansicht einer Ventilplatte in der Strö­ mungsteilerpumpe.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird anhand einer Strömungsteilerpumpe der Kolbenbauart, die zur Verwendung in einem Gabelstaplerfahrzeug vorgese­ hen ist, beschrieben. Zur Vereinfachung der Erläuterung sollen die Begriffe "links" und "rechts", soweit sie verwen­ det werden, die linke bzw. rechte Seite der Fig. 2 ver­ deutlichen.

Gemäß Fig. 2 umfaßt die Pumpe 1 ein Gehäuse 2, dessen offe­ ne rechte Seite durch eine Stirnplatte 3 verschlossen ist. Mit Hilfe von Lagern 5 bzw. 6 im Zentrum der Stirnwand des Gehäuses 2 und der Stirnplatte 3 wird eine Drehwelle 4 abge­ stützt, auf welcher durch ein Keilnutenprofil 4a ein Zylin­ der 7 befestigt ist, der zusammen mit der Welle 4 dreht. Im Zylinder 7 sind mehrere Bohrungen 7a konzentrisch um die Drehwelle 4 herum mit gleichen Winkelabständen ausgebil­ det. In jeder dieser Bohrungen 7a ist ein Kolben 8 aufgenommen. Im Gehäuse 2 ist eine Schrägscheibe 10 verschwenkbar gelagert, und an der rechten Seite der Schrägscheibe 10 be­ findet sich ein Gleitschuh 9, über welchen das linke Ende eines jeden Kolbens 8 mit der Schrägscheibe 10 verbunden ist.

An der Stirnplatte 3 sind in Verbindung mit der oberen und unteren Kante der Schrägscheibe 10 Hub-Einstellmechanismen 11 und 12 vorgesehen, die den Neigungswinkel der Schrägscheibe justieren und damit die Lage dieser Scheibe 10 regulieren. In Abhängigkeit von der Lage der Schrägscheibe 10 wird der Hub eines jeden Kolbens 8 eingestellt, um die von der Pumpe geförderte Ölmenge zu bestimmen. Zwischen der Stirnplatte 3 und dem Zylinder 7 ist eine Ventilplatte 13 befestigt, an welcher der Zylinder 7 gleitend anliegt. Die Ventilplatte 13 ist mit einer Ansaugöffnung 13a und vier voneinander getrennten Ausstoß- oder Förderöffnungen 13b-13e versehen, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Öffnun­ gen 13a-13e haben zur Drehwelle 4 einen gleichen Abstand, wobei der Abstand zwischen den Öffnungen 13b-13e gleich ist und die Länge der Öffnung 13a der Summe der einzelnen Längen der Öffnungen 13b-13e annähernd gleich ist.

In der Stirnplatte 3 ist in Übereinstimmung mit der Ansaugöffnung 13a der Ventilplatte 13 ein Ansaugkanal 3a ausgebil­ det. Ein Ansauganschluß 14 ist fest in die Stirnplatte 3 eingeschraubt und steht einerseits mit dem Ansaugkanal 3a sowie andererseits mit einem Ölbehälter T in Verbindung. In die Stirnplatte 3 ist ein Strömungsteiler 15 eingeglie­ dert, um von den Förderöffnungen 13b-13e der Ventilplat­ te 13 abgegebenes Öl zu verteilen.

Wenn die Drehwelle 4 und der Zylinder 7 zusammen drehen, verändert sich der Weg, welchen die Kolben 8 während eines jeden hin- und hergehenden Hubes durchlaufen, in Übereinstim­ mung mit dem Neigungswinkel der Schrägscheibe 10. Bei der Bewegung der Kolben 8 vom oberen Totpunkt (OT) zum unteren Totpunkt (UT) wird Öl in die Bohrungen 7a gesaugt. Bei der Bewegung der Kolben vom UT zum OT wird das Öl in den Bohrun­ gen 7a durch die Förderöffnungen 13b-13e ausgestoßen, um dem Strömungsteiler 15 zugeführt zu werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 wird der Strömungsteiler 15 im folgenden erläutert. In der Stirnplatte 3 ist ein Öl-Förderkanal (Steuerkanal) 16, der mit der Förderöffnung 13b in Verbindung steht, ausgebildet. Der Steuerkanal 16 weist eine Verengung oder Drosselstelle 16a auf. Ferner ist in der Stirnplatte 3 ein Mehröl-Förderkanal (Mehrölkanal) 17 ausgebildet, der mit den Förderöffnungen 13c-13e in Verbindung steht. Mit dem Steuerkanal 16 bzw. dem Mehrölka­ nal 17 sind ein erster bzw. ein zweiter Förderanschluß 18 bzw. 19 verbunden.

Quer über den Steuerkanal 16 und den Mehrölkanal 17 verläuft in der Stirnplatte 3 eine Schieber-Aufnahmebohrung 21. Fer­ ner ist in der Stirnplatte 3 eine Druckkammer 25 ausgebil­ det, die mit den Förderöffnungen 13b-13e in Verbindung steht. In der Schieber-Aufnahmebohrung 21 ist verschiebbar ein Steuerschieber 22 angeordnet, der von einem Durchgangs­ loch 22a durchsetzt wird, um die Öffnung des Mehrölkanals 17 zu verengen. Der Steuerschieber 22 hat eine rechte und eine linke Druckaufnahmefläche 22d bzw. 22b. An der rechten Druckaufnahmefläche 22d steht der Öldruck in der Druckkammer 25 an, während die linke Druckaufnahmefläche 22b dem Öldruck im Steuerkanal 16 ausgesetzt ist. In die Stirnplatte 3 ist ein Federgegenlager 23 eingeschraubt, wobei zwischen die­ sem Gegenlager und der linken Druckaufnahmefläche 22b des Steuerschiebers 22 eine Feder 24 angeordnet ist, die den Steuerschieber 22 nach rechts in Fig. 1 belastet. Bei einer Bewegung des Steuerschiebers nach rechts wird der Steuerka­ nal 16 weiter geöffnet, während der Mehrölkanal 17 durch das Durchgangsloch 22a verengt wird. Bewegt sich der Steuer­ schieber 22 nach links, so wird der Öffnungsquerschnitt des Steuerkanals 16 verkleinert und der Mehrölkanal 17 weiter geöffnet.

Der erste Förderanschluß 18 ist über ein Rückschlagventil 26 mit einem Servolenkgetriebe 27 in Verbindung. Der zweite Förderanschluß 19 ist mit einem Steuerventil 28 verbunden, das wiederum mit einem Hydraulik-Ladezylinder 29 verbunden ist. Das dem Servolenkgetriebe 27 und dem Steuerventil 28 zugeführte Öl fließt zum Ölbehälter T zurück.

Die Fig. 3 zeigt einen äquivalenten Hydraulikkreis der Strö­ mungsteilerpumpe mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau.

Im folgenden wird auf die Arbeits- und Wirkungsweise der Strömungsteilerpumpe eingegangen. Wenn die Drehwelle 4 zum Hin- und Herbewegen der Kolben 8 in der Pumpe 1 gedreht wird, so wird vom Ölbehälter T durch den Ansauganschluß 14 und die Ansaugöffnung 13a Öl in die Bohrungen 7a gesaugt und dann von den Förderöffnungen 13b-13e ausgestoßen. Das aus der Förderöffnung 13b ausgestoßene Öl wird durch den Steuerkanal 16, den ersten Förderanschluß 18 und das Rück­ schlagventil 26 hindurch dem Servolenkgetriebe 27 zuge­ führt. Das Öl von den Förderöffnungen 13c-13e wird durch den Mehrölkanal 17 und den zweiten Förderanschluß 19 hin­ durch zum Steuerventil 28 geführt.

Wenn die Strömungsteilerpumpe läuft, so empfängt der Steu­ erschieber 22 eine resultierende Kraft des Öldrucks P16 im Steuerkanal 16, welcher auf die linke Druckaufnahmefläche 22b wirkt, und der Federkraft F24 der Feder 24. Diese resul­ tierende Kraft drückt den Steuerschieber 22 bei Betrachtung von Fig. 1 nach rechts. Der Druck P25 von der Druckkammer 25 wirkt auf die rechte Druckaufnahmefläche 22d des Steuer­ schiebers 22, um diesen bei Betrachtung von Fig. 1 nach links zu drücken. Der Steuerschieber 22 wird insofern in der Position, in welcher die Kräfte von rechts und von links ausgeglichen sind, stationär gehalten.

Wenn unter den obigen Bedingungen der Hub-Einstellmechanis­ mus 11 betrieben wird, um die OT der Kolben 8 zu einer Er­ höhung der Förderleistung der Pumpe zu verändern, dann wird der auf den Steuerschieber 22 des Steuerkanals 16 wirkende Druck P16 folglich ansteigen. Weil der Anstieg im Druck P16 durch die Drosselstelle 16a behindert wird, wird jedoch der Druck P16 nicht so stark wie der Druck P25 im Mehrölkanal 17 ansteigen. Deshalb wird der Steuerschieber 22 bei Be­ trachtung von Fig. 1 nach links bewegt. Als Ergebnis dessen steigt die Durchsatzmenge an Öl im Mehrölkanal 17 an, wäh­ rend die Durchsatzmenge im Steuerkanal 16 mehr oder weniger konstant ist.

Wird das Servolenkgetriebe 27 betätigt, wird ein Durchlaß in den Ölbehälter T geschlossen und der auf die Druckaufnahmefläche 22b des Steuerschiebers 22 wirkende Druck P16 steigt, wodurch der Steuerschieber 22 bei Betrachtung von Fig. 1 nach rechts verschoben wird. Damit wird die Durchsatzmenge an Öl für das Servolenkgetriebe 27 größer, während die dem Mehrölkanal 17 zugeführte Ölmenge ab­ nimmt.

Wird der Ladezylinder 29 betrieben so steigt die für die­ sen Zylinder 29 benötigte Ölmenge an. Als Folge wird analog den vorigen Ausführungen die Pumpleistung erhöht, die Durchsatzmenge an Öl im Mehrölkanal 17 vergrößert, und dement­ sprechend steigt der Druck an der Druckaufnahmefläche 22d des Steuerschiebers 22 ebenfalls an, so daß dieser Schieber 22 bei Betrachtung von Fig. 1 nach links bewegt wird. Als Ergebnis dessen wird die Durchsatzmenge an Öl im Mehrölkanal 17 noch größer, um in geeigneter Weise Öl dem Hydraulik-Ladezylinder 29 zuzuführen. Die Ölmenge im Steuerkanal 16 wird dadurch kleiner.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind nicht nur der Steuerkanal 16 und der Mehrölkanal 17, sondern auch der die Öl-Durchsatzmenge in den Förderkanälen 16 und 17 regelnde Steuerschieber 22 in der Stirnplatte 3 ausgebildet oder untergebracht. Die erfindungsgemäße Pumpe kann im Vergleich zu einer herkömmlichen Pumpe kompakter und mit geringerem Gewicht bei weniger Bauteilen gefertigt werden.

Nachdem das Öl durch die Förderöffnungen 13b-13e der Ven­ tilplatte 13 getreten ist, kann die erfindungsgemäße Pumpe ferner das Öl unmittelbar innerhalb der Stirnplatte 3 ver­ teilen. Im Vergleich mit einer herkömmlichen Konstruktion, wobei ein gemeinsamer Förderkanal in der Stirnplatte ausge­ bildet ist, wird es dadurch möglich, den Druckverlust des Öls herabzusetzen wie auch den Temperaturanstieg des Öls unter Steigerung oder Verbesserung der Pumpleistung zu verhindern.

Durch die Erfindung wird eine kompakte Strömungsteilerpumpe von geringem Gewicht offenbart. Diese Pumpe umfaßt ein Ge­ häuse mit einer an dessen einem Ende befestigten Stirnplat­ te, die einen Fluid-Ansauganschluß und ein Paar von Fluid-Förderanschlüssen besitzt. Im Gehäuse befindet sich ein Pumpmechanismus, um ein Fluid vom Ansauganschluß her zu empfangen und das empfangene Fluid durch die Förderanschlüs­ se auszustoßen. Zwischen dem Pumpmechanismus und den Förder­ anschlüssen sind Förderöffnungen in einer Mehrzahl ausge­ bildet. Ferner ist in der Stirnplatte ein Steuerschieber untergebracht, um die Fluid-Durchsatzmenge in den Förder­ anschlüssen zu regeln.

Claims (6)

1. Strömungsteilerpumpe zur Druckmittelversorgung zweier, außerhalb der Pumpe angeordneter getrennter hydraulischer Arbeitskreise (26, 27; 28, 29) unterschiedlichen Druckniveaus, mit Kolben-Zylinderanordnungen (7, 8), die gegenüber einer Ventilplatte (13) und einer Schrägscheibe (10) drehend antreibbar sind, um die Kolben (8) in den Zylindern (7) zu einer oszillierenden Bewegung anzutreiben, wobei die Ventilplatte (13) mindestens eine Einlaßöffnung (13a) und eine Mehrzahl Auslaßöffnungen (13b bis 13e) aufweist und die Zylinder (7) entsprechend einem Ansaug- bzw. Förderhub der Kolben (8) mit Ansaug- bzw. Förderanschlüssen (14, 18, 19) verbindet, und wobei die Ventilplatte (13) auf einer Stirnplatte (3) anliegt, in der Kanäle (3a, 16, 17) zur Fluidverbindung der Öffnungen (13a bis 13e), der Ventilplatte (13) mit den Förderanschlüssen (14, 18, 19) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen (13b bis 13e) innerhalb der Stirnplatte (3) mit jeweils einem von mindestens zwei Kanälen (16, 17) verbunden sind, um den von der Pumpe erzeugten Druckmittelstrom in einem vorbestimmten Verhältnis aufzuteilen und die Teilströme einem innerhalb der Stirnplatte (3) angeordneten Regelventil (22, 24) zuzuleiten, das einen beweglichen Steuerschieber (22) aufweist, der einerseits vom Arbeitsdruck (P16) im ersten Arbeitskreis (26, 27) und andererseits vom Arbeitsdruck (P25) im zweiten Arbeitskreis (28, 29) beaufschlagt ist, um in Antwort auf die Druckdifferenz der Arbeitsdrücke (P16, P25) einen Arbeitskreis mit steigendem Arbeitsdruck freizugeben und den anderen zu drosseln.

2. Strömungsteilerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägscheibe (10) verstellbar ist.

3. Strömungsteilerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnung (13a) eine Mehrzahl von Bohrungen gleichzeitig übergreift.

4. Strömungsteilerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (22) durch eine Feder (24) in einer Richtung zum Verengen der Öffnung des zweiten Förderkanals (17) und zum Vergrößern des Öffnung des ersten Förderkanals (16) belastet ist.

5. Strömungsteilerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in Verbindung mit dem zweiten Förderkanal (17) ausgebildete Druckkammer (25), durch die der Steuerschieber (22) einen Fluiddruck in zur Belastungsrichtung der Feder (24) entgegengesetzter Richtung empfängt.

6. Verwendung der Strömungsteilerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Gabelstapler, wobei der erste Förderkanal (16) mit einem Servolenkgetriebe (27) verbunden ist, und der zweite Förderkanal (17) mit einem Hubzylinder (29) verbunden ist.