DE4428359A1 - Hydraulikpumpe für eine Servolenkanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Pumpe und insbeson­ dere eine Rotationsflügelpumpe für Servolenkanordnungen von Kraftfahrzeugen.

Bei Servolenkanordnungen von schnellfahrenden Fahrzeugen ist es verstärkt erforderlich, daß mit wachsender Fahrgeschwin­ digkeit die Lenkreaktion erhöht wird. Diese Reaktionsweise ist beabsichtigt, um dem Fahrer des Fahrzeuges auch bei ho­ hen Geschwindigkeiten ein verläßliches Gefühl für die Straße zu geben. Die erhöhte Förderleistung der Pumpe bei höheren Umlaufgeschwindigkeiten verstärkt jedoch die hydraulische Lenkhilfe, und das Verhältnis der vom Fahrer auf zuwendenden Kraft wird reduziert. Ein verläßliches Gefühl für die Straße geht daher verloren.

Das US-Patent 5 236 315, das am 17. August 1993 veröffent­ licht wurde, (entspricht der DE-A 41 19 207, welche am 19. Dezember 1991 veröffentlicht wurde) offenbart eine hydrau­ lische Pumpe, welche die oben genannten Forderungen erfüllt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische Pumpe der im US-Patent 5 236 315 offenbarten Bauart derart zu verbessern, daß das Auftreten einer unerwünschten Förderdruckänderung keinen unerwünschten Betrieb der hydraulischen Pumpe be­ wirkt.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung eine Hydraulik­ pumpe mit einer Achse, sowie einer Druckkammer der Pumpe, einem Förderkanal in Fluidverbindung mit der Druckkammer, einem Nockenring mit einer inneren Nockenfläche, einem Rotor, der innerhalb des Nockenringes angeordnet ist und der mit radialen Schlitzen ausgebildet ist, mit Flügeln, die je­ weils in den Schlitzen des Rotors verschiebbar in direktem Kontakt mit der inneren Nockenfläche geführt werden und in den radialen Schlitzen hin- und herbewegbar sind, in Abhän­ gigkeit von einer Umlaufgeschwindigkeit des Rotors in Rela­ tion zum Nockenring, mit einer hydraulischen Fluideinrich­ tung, die den radialen Schlitzen Hydraulikfluid des Rotors zuführt und die eine Einrichtung zum Drosseln der Abgabe von Hydraulikfluid von jedem der Schlitze beim Förderhub eines zugeordneten Flügels aufweist, und mit einem variablen Durchflußdrosselventil, das in Abhängigkeit von einem Druck wirksam ist, welcher auf dieses von dem Förderkanal übertra­ gen wird, und einem Flügel-Rückhalte-Druck innerhalb jedes der Schlitze beim Förderhub eines der zugeordneten Flügel, um die hydraulische Fluiddurchflußverbindung zwischen der Druckkammer und dem Förderkanal zu verringern. Erfindungsge­ mäß ist eine Öffnung fluidtechnisch zwischen dem variablen Durchflußdrosselventil und dem Förderkanal angeordnet, um dadurch eine Übertragung einer Druckänderung innerhalb des Förderkanals und dem variablen Durchflußdrosselventil zu verzögern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

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

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1 mit einer Abschlußplatte, die in gestrichelter Linie gezeigt 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 För­ derdurchfluß und der Umlaufgeschwindigkeit der Pumpe und die Beziehung zwischen unterschied­ lichen Drücken und der Umlaufgeschwindigkeit der Pumpe zeigt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 nimmt ein Gehäuse 18, das mit­ tels einer Abdeckung 21 verschlossen wird, einen Nockenring 4 auf, der zwischen 2 Abschlußplatten 5 und 6 angeordnet ist. Der Nockenring 4 ist mit einer inneren Nockenfläche ausgebildet und mittels der Abschlußplatten 5 und 6 gegen Drehung gesichert. Ein mit radialen Schlitzen versehener zylindrischer Rotor 3 ist mit einer Antriebswelle 2 ver­ bunden und in der Nockenwelle 4 angeordnet. In den Schlitzen 3b (siehe Fig. 4) des Rotors 3 werden Flügel 3a verschieb­ bar in direktem Kontakt mit der inneren Nockenfläche des Nockenrings 4 geführt bzw. bewegen sich jeweils in den ra­ dialen Schlitzen 3b in Abhängigkeit von der Umlaufgeschwin­ digkeit der Pumpe hin und her. 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 Öffnun­ gen, von denen nur eine als 1 gezeigt ist, gefördert wird. In Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Pumpe gestattet ein Durchflußsteuerventil 20 einem Druckmedium aus der Druckkammer 8 in ein Paar Auslaufkanäle, von denen nur einer mit 10 gezeigt ist, zu fließen. Das Durchflußsteuer­ ventil 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 Druck­ kammer 8 hin geöffnet ist und hat ein entgegengesetztes Ende, das geschlossen ist. Der Kolben wird mittels einer Feder 15, die in einer Abstützkammer 16 angeordnet ist, wel­ che durch eine Bohrung 9 zwischen dem Kolben 14 und dem ge­ schlossenen 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 aus einem Förderkanal bzw. einer Öffnung 13 übertragen. Von dieser Förderöffnung 13 wird das Druckmedium zu einem Verbraucher gefördert, der zum Beispiel eine Servolenkeinrichtung ist. Wie man am bes­ ten in Fig. 3 sieht, steht die Förderöffnung 13 in Verbin­ dung mit der Druckkammer 8 mittels einer ersten Drosselboh­ rung 23 und einer zweiten Drosselbohrung 24, die parallel zwischen der Druckkammer 8 und der Förderöffnung 13 ange­ ordnet sind. Wie man am besten in Fig. 2 sieht, erstrecken sich die Ablaufkanäle 10 durch das Gehäuse 18 und kommuni­ zieren 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. 3 sieht, weist die hy­ draulische 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 Dros­ selnut 32 angeordnet. Ein Satz dieser Nuten 31a, 32b und 32 ist in der Abschlußplatte 6 ausgebildet. Die ersten Nuten 31a sind innerhalb des Einlaßbereichs des Nockenrings 4 an­ geordnet, und die zweiten Nuten sind innerhalb des Förderbe­ reichs des Nockenrings 4 angeordnet. Die ersten Nuten 31a stehen in bekannter Weise in Fluidverbindung mit der Druck­ kammer 8. Während des Umlaufs des Rotors 3 bewegt sich jeder der Flügel 3a derart hin und her, daß diese sich radial nach außen bewegen, während sie jede der Einlaßbereiche passieren und sich dann radial nach innen bewegen, während sie jede der Förderbereiche passieren. Auf diese Art kommuniziert je­ de der ersten Nuten 31a mit jedem der Schlitze 3b beim Ein­ laßhub des einen zugeordneten Flügels 3a und jede der zwei­ ten Nuten 31b kommuniziert mit jedem der Schlitze 3b am Förderhub des einen zugeordneten Flügels 3a. Das Druckme­ dium, welches den ersten Nuten 31a aus der Druckkammer 8 zu­ geführt wird, wird in jede der Nuten 3b beim Einlaßhub des einen zugeordneten Flügels 3a angesaugt und danach in eine angrenzende der zweiten Nuten 31b gefördert. Infolge der Ausbildung der Drosselnuten 32 wird die Förderung des Hy­ draulikfluids aus der zweiten Nut 31b begrenzt oder gedros­ selt, so daß ein Druck innerhalb jeder der zweiten Nuten 31b immer höher ist, als ein Druck innerhalb der Druckkammer 8 und der Druck in Abhängigkeit von der Umlaufgeschwindigkeit 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, welche in dem Gehäuse 18 ausgebildet ist, angeordnet ist. Wie man am besten in Fig. 3 sieht, kreuzt die Ventil­ bohrung 29 die erste Drosselbohrung 23 stromabwärts der Aus­ trittsöffnung 25. Die Ventilbohrung weist ein Ende auf, das mittels einer Abschlußplatte 6 geschlossen ist, kommuniziert aber mit der angrenzenden zweiten Nut 31b über eine Öffnung 33, die durch die Abschlußplatte 6 hindurchgehend ausgebil­ det ist. Ein entgegengesetztes Ende der Ventilbohrung 29 kommuniziert mit der Förderöffnung 13. Um die Übertragung einer Druckänderung innerhalb des Förderkanals 13 zu der Ventilbohrung 29 zu verzögern, ist innerhalb einer dritten Drosselbohrung 50 eine Öffnung 52 ausgebildet. Die Bohrung 50 weist ein zur Förderöffnung 13 geöffnetes Ende und ein gegenüberliegendes Ende auf, welches durch die Öffnung 52 mit der Ventilbohrung 29 verbunden ist. Ein Ende des Ven­ tilkolbens 27 ist einem Flügelrückhaltedruck innerhalb der zweiten Nut 31b ausgesetzt und ein gegenüberliegendes Ende ist einem von der Förderöffnung 13 durch die Öffnung 52 an dieses übertragenem Druck ausgesetzt.

Eine Feder 28, die in der Ventilbohrung 29 angeordnet ist, drängt den Ventilkolben 27 in eine Federversatzposition, wie in Fig. 3 dargestellt. In dieser Federversatzposition öff­ net der Ventilkolben 27 vollständig die erste Drosselbohrung 23. Da der Flügelrückhaltedruck wächst, wird der Ventilkol­ ben 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 hat ein entgegengesetztes En­ de, das sich zu dem Förderkanal 13 hin öffnet. Die zweite Drosselbohrung 24 hat ein Ende, das sich zu der Druckkammer 8 hin öffnet und ein entgegengesetztes Ende, das mit der Austrittsöffnung 26, die sich zu dem Förderkanal 13 hin öffnet, kommuniziert. Auf diese Weise sind die ersten und zweiten Drosselbohrungen 23 und 24 parallel zwischen der Druckkammer 8 und dem Förderkanal 13 angeordnet.

Die Arbeitsweise wird anhand der Fig. 4 und 5 näher er­ läutert. In Fig. 4 zeigt das Bezugszeichen A einen Einlaß­ bereich des Nockenrings 4, während das Bezugszeichen B einen Förderbereich des Nockenrings 4 zeigt. Während der Drehung des Rotors 3, entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn, wie in Fig. 4 zu ersehen 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 Zwei-Punkt-Strich-Linie zeigt einen Flügelrückhaltedruck V in der zweiten Nut 31b. Die voll ausgezogene Linie F zeigt eine Durchflußgeschwin­ digkeit des Druckmediums, das durch den Förderkanal 13 ge­ fördert wird.

Wenn die Umlaufgeschwindigkeit der Pumpe niedriger als eine Geschwindigkeit N₁ ist, befindet sich sowohl das Durchfluß­ steuerventil 20 als auch das variable Durchflußdrosselventil 27 in den Federversatzpositionen, wie sie in Fig. 1 darge­ stellt sind. Somit wächst die Durchflußgeschwindigkeit mit wachsender Umlaufgeschwindigkeit. Bei der Geschwindigkeit N₁ erreicht eine Differenz zwischen dem Druck in der Druck­ kammer 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 die Durchfluß­ geschwindigkeit geringfügig mit wachsender Umlaufgeschwin­ digkeit. Bei einer Umlaufgeschwindigkeit N₂, die höher als N₁ ist, erreicht eine Differenz zwischen dem Flügelrückhal­ tedruck 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 verringert sich die Durchflußgeschwindigkeit mit wachsender Umlaufge­ schwindigkeit. Bei einer Umlaufgeschwindigkeit N₃, welche höher als N₂ ist, wird die erste Drosselbohrung 23 voll­ ständig geschlossen. Danach verbleibt die Durchflußgeschwin­ digkeit mit wachsender Umlaufgeschwindigkeit über N₃ hinaus im wesentlichen konstant.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Öffnung 52, welche fluidtechnisch zwischen dem variablen Durchflußdrosselventil 27, 28, 29 und dem Förderkanal 13 angeordnet ist, eine Übertragungsverzögerung einer Druckän­ derung innerhalb des Förderkanals 13 zu dem variablen Durch­ flußdrosselventil 27, 28, 29 bewirken kann. Dies bedingt ei­ nen verbesserten Betrieb des variablen Durchflußdrosselven­ tils, unbeeinflußt durch eine Druckänderung in dem Förderka­ nal 13.

Zusammenfassend ist festzuhalten:
Eine hydraulische Pumpe des Flügelrotationstypes umfaßt eine erste Drosselbohrung 23 und eine zweite Drosselbohrung 24, die parallel zwischen einer Druckkammer 8 der Pumpe und ei­ nem Förderkanal 13 angeordnet sind, und ein variables Durch­ flußdrosselventil 27, 28, 29, welches von einer Differenz zwischen einem Flügelrückhaltedruck und einem Druck vom Förderkanal abhängt, so daß ein Öffnungsgrad der ersten Drosselbohrung 23 variiert. Zudem ist eine Öffnung 52 zwi­ schen dem variablen Durchflußdrosselventil 27, 28, 29 und dem Förderkanal 13 angeordnet.

Claims (1)

1. Hydraulische Pumpe mit einer Achse, einer Druckkammer (8) der Pumpe, einem Förderkanal (13) der in Fluidver­ bindung mit der Druckkammer (8) steht, einem Nockenring (4) mit einer inneren Nockenfläche, einem Rotor (3), der in dem Nockenring (4) angeordnet und mit radialen Schlitzen (3b) ausgebildet ist, Flügeln (3a), die je­ weils in den Schlitzen (3b) des Rotors (3) verschiebbar in direktem Gleitkontakt mit der inneren Nockenfläche geführt werden und in den radialen Schlitzen (3b) in Abhängigkeit von einer Umlaufgeschwindigkeit des Rotors (3) in Relation zum Nockenring (4) hin- und herbewegbar sind, einer hydraulischen Fluideinrichtung (30, 31a, 31b), die den radialen Schlitzen (3b) des Rotors (3) Hydraulikfluid zuführt und die eine Einrichtung (32) zum Drosseln der Hydraulikfluid-Abgabe aus jedem der Schlit­ ze (3b) beim Förderhub eines der zugeordneten Flügel (3a) aufweist, und mit einem variablen Durchflußdrossel­ ventil (27, 28, 29), das in Abhängigkeit von einem Druck wirksam ist, welcher auf dieses von dem Förderkanal (13) übertragen wird, und einem Flügelrückhaltedruck inner­ halb jedes Schlitzes (3b) beim Förderhub eines der zuge­ ordneten Flügel (3a), um die hydraulische Fluiddurch­ flußverbindung zwischen der Druckkammer (8) und dem Förderkanal (13) zu drosseln, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung (52) fluidtechnisch zwischen dem variablen Durchflußdrosselventil (27, 28, 29) und dem Förderkanal (13) angeordnet ist, um dadurch eine Über­ tragung einer Druckänderung innerhalb des Förderkanals (13) zu dem variablen Durchflußdrosselventil (27, 28, 29) zu verzögern.