DE4428667C2 - Kombiniertes Stromregel- und Druckregelventil für eine Pumpe und mit patronenförmigem Ventilgehäuse - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein kombiniertes Stromregel- und Druckregelventil für eine Pumpe, welches in einem patronenförmigen Ventilgehäuse angeordnet und in das Pumpengehäuse einsetzbar ist, um überschüssiges Ar­ beitsfluid umzuleiten und überschüssigen Druck des Ar­ beitsfluids abzulassen.

Ein bekanntes patronenartiges, kombiniertes Stromregel- und Druckregelventil zur Verwendung in einer Pumpe zum Umleiten (Bypass) von überschüssigem Arbeitsfluid und zum Ablassen von überschüssigem Druck des Arbeitsfluids ist in US-PS 4 099 893 offenbart. Das in diesem Patent offen­ barte patronenartige, kombinierte Stromregel- und Druck­ regelventil arbeitet mit einer variablen Meßblende zusam­ men, die außerhalb des patronenartigen, kombinierten Stromregel- und Druckregelventils angeordnet ist. Das pa­ tronenartige Ventil hat separate Anschlüsse zum Umleiten von überschüssigem Arbeitsfluid und zum Ablassen von überschüssigem Druck des Arbeisfluids. Eine separate Aus­ laßverbindung ist vorgesehen zum Leiten des Arbeitsfluids von der Pumpe zu einem System, das mit Arbeitsfluid versorgt werden soll.

Ein bekanntes patronenförmiges Ventil ist in US-PS 3 656 870 offenbart. Dieses patronenförmige Ventil umfaßt nur ein Stromregelventil zum Steuern des Stroms von über­ schüssigem Arbeitsfluid aus dem patronenförmigen Ventil. Eine separate Umleitungsventilanordnung ist außerhalb des patronenförmigen Ventils in der Pumpe befestigt.

Aus der DE-AS 10 62 118 ist bekannt, in einem hydrauli­ schen System mit einer Pumpe ein Stromregelventil mit ei­ nem axial verschiebbaren Ventilkörper, einer darin ange­ ordneten Meßblende und einer Steuerkante zum Abregeln des überschüssigen Arbeitsfluids zur Niederdruckseite vorzu­ sehen. Ferner ist dort ein Druckregelventil zwischen der Druck- und Niederdruckseite angeordnet.

Aus DE 30 09 960 A1 ist eine Konstruktion bekannt, bei der eine patronenartig ausgebildete Hülse verwendet wird, in der ein Ventilschieber angeordnet ist, in dem wiederum ein Ventil enthalten ist. Bei dieser Konstruktion ist die Meßblende aber nicht in der Hülse integriert, sondern es wird eine verstellbare Öffnung durch einen Ventilsitz ge­ bildet, der in das Pumpengehäuse eingeschraubt ist. Fer­ ner ist die Zuführung und Abführung des Arbeitsfluids un­ terschiedlich.

Die DE-AS 11 23 563 zeigt eine Zahnradpumpe mit zwei paral­ lel fördernden Zahnradpaaren. Flüssigkeit wird von einer Kammer angesaugt und zur Druckkammer gefördert. Aus die­ ser Druckkammer kann die Druckflüssigkeit in axialer Richtung durch eine Drosselbohrung eines Kolbens zum Aus­ laß fließen. Wenn die Fördermenge größer ist als die durch die Drosselbohrung strömende Flüssigkeitsmenge, so wird durch den Kolben ein Überstromkanal geöffnet und Druckflüssigkeit kann zur Niederdruckseite der Pumpe zu­ rückfließen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein patronenartiges, kombiniertes Stromregel- und Druckregelventil zum Umlei­ ten von überschüssigem Arbeitsfluid und zum Ablassen von überschüssigem Druck des Arbeitsfluids zu schaffen. Diese patronenartige Anordnung hat den Vorteil, daß sie vor dem Einbau in eine Pumpe zusammengebaut und eingestellt wer­ den kann, um sodann als fertige Einheit in die Pumpe ein­ gesetzt zu werden.

Diese Aufgabe wird durch ein kombiniertes Stromregel- und Druckregelventil gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Aus­ gestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Die patronenförmige Anordnung umfaßt ein Gehäuse, in dem eine Meßblende, ein Stromregelventil und eine Überdruck­ ventilanordnung eingeschlossen sind. Die Meßblende wirkt dahingehend, ein Druckdifferential in einem Strom eines Arbeitsfluids von einem Einlaß zu einem Auslaß in dem Ge­ häuse herzustellen. Das Stromregelventil ist relativ zu dem Gehäuse beweglich zur Regelung des Arbeitsfluidstroms durch einen Umleitungsanschluß in dem Gehäuse. Eine Über­ druckventilanordnung ist in dem Gehäuse angeordnet, um eine Verminderung des Drucks des Arbeitsfluids an dem Auslaß des Gehäuses zu bewirken.

Die Überdruckventilanordnung ist mit dem Stromregelventil verbunden und zusammen mit dem Stromregelventil relativ zu dem Gehäuse beweglich. Wenn die Überdruckventilanord­ nung in einer offenen Stellung betrieben wird, wird Ar­ beitsfluiddruck durch Durchlässe in dem Stromregelventil an den Umleitungsanschluß abgelassen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Meß­ blende zur Herstellung eines Arbeitsfluiddruckdifferenti­ als auf dem Stromregelventil angeordnet. Wenn die Über­ druckventilanordnung geöffnet wird, wird Arbeitsfluid­ druck durch in dem Stromregelventil gebildete Durchlässe abgelassen. Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Er­ findung ist die Meßblende, die ein Druckdifferential bil­ det, direkt mit dem Gehäuse verbunden. Bei diesem erfin­ dungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird über die Überdruck­ ventilanordnung ebenfalls Arbeitsfluiddruck durch in dem Stromregelventil gebildete Durchlässe an die Niederdruck­ seite abgeleitet.

Die vorhergehenden und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden einem Fachmann auf dem Gebiet der vor­ liegenden Erfindung offenbar werden nach Studium der fol­ genden Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine vergrößerte Querschnittsansicht einer erfin­ dungsgemäßen patronenförmigen Ventilanordnung, wo­ bei die Beziehung zwischen dem Stromregelventil und dem Überdruckventil dargestellt ist, wobei das Druckregelventil in einem geschlossenen Zustand gezeigt ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht, im allgemeinen ähnlich zu Fig. 1, die das Druckregelventil in einem offenen Zustand zeigt;

Fig. 3 eine Darstellung des Stromregelventils in verklei­ nertem Maßstab der Fig. 1;

Fig. 4 eine vergrößerte Seitenansicht des Stromregelven­ tils der Fig. 3;

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 4, die weiter den Aufbau des Stromregelventils darstellt;

Fig. 6 eine Stirnansicht entlang der Linie 6-6 in Fig. 4;

Fig. 7 eine Seitenansicht entlang der Linie 7-7 in Fig. 4, die weiter den Aufbau des Stromregelventils darstellt;

Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 in Fig. 7; und

Fig. 9 eine vergrößerte Querschnittsansicht, die den Auf­ bau eines zweiten Ausführungsbeispiels der patro­ nenförmigen Ventilanordnung darstellt.

Eine patronenartige Ventilanordnung 10 (Fig. 1) ist in einem zylindrischen Hohlraum 12 in einem Pumpenkörper 14 angebracht. Der Hohlraum 12 ist mit einem Arbeitsraum der Pumpe durch eine Druckkammer 16 verbunden. Aus dem Ar­ beitsraum der Pumpe gefördertes Arbeitsfluid wird an die Druckkammer 16 geleitet auf die Art und Weise, die durch den Pfeil 18 in Fig. 1 angezeigt wird. Die Pumpe kann von irgendeiner bekannten Bauart sein, wie zum Beispiel eine Zahnradpumpe oder eine Flügelzellenpumpe.

Die patronenförmige Ventilanordnung 10 leitet überschüs­ siges Arbeitsfluid aus dem Pumpenarbeitsraum an eine Nie­ derdruckseite ab. Das überschüssige Arbeitsfluid wird an eine Niederdruckkammer 20 geleitet. Die Niederdruckkammer 20 steht mit einem Reservoir und der Saugseite der Pumpe in Verbindung.

Alle Bestandteile der patronenförmigen Ventilanordnung 10 (Fig. 1) sind in einem Gehäuse 24 angeordnet. Dieser ein­ heitliche Aufbau der Patronenanordnung 10 erleichtert die Montage und eine spätere Zerlegung der Pumpe auf Grund von Reparaturen, die erforderlich sein können.

Das Ventilgehäuse 24 schließt eine zylindrische Hülse 28 und einen Auslaßteil 30 ein. Die Hülse 28 und der Auslaß­ teil 30 sind durch eine Preßpassung fest miteinander ver­ bunden. Natürlich könnten die Hülse 28 und der Auslaßteil 30 erforderlichenfalls auf eine andere Art und Weise mit­ einander verbunden sein.

Die Hülse 28 hat eine Einlaßöffnung 34. Unter relativ ho­ hem Druck stehendes Arbeitsfluid, das aus dem Arbeitsraum der Pumpe geleitet wurde, strömt über die Druckkammer 16 und den Einlaß 34 in eine zylindrische Gehäusekammer 36. Überschüssiges Arbeitsfluid wird aus der patronenförmigen Ventilanordnung 10 durch eine Vielzahl von Steuerbohrun­ gen 38, die in der Hülse 28 gebildet sind, abgeleitet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung gibt es vier Steuerbohrungen 38 in gleichem Abstand um den Um­ fang der Hülse 28. Natürlich könnte erfoderlichenfalls eine größere oder geringere Anzahl von Steuerbohrungen vorgesehen sein.

Der Auslaßteil 30 hat einen kreisförmigen Auslaß 42, der an einem Ende des Gehäuses 24 gegenüber dem Einlaß 34 an­ geordnet ist. Der Einlaß 34 und der Auslaß 42 besitzen Mittelachsen, die mit einer Mittelachse 44 der patronen­ förmige Ventilanordnung 10 zusammenfallen. Der Auslaßteil 30 hat ein Außengewinde 46, das in ein Innengewinde des Pumpenkörpers 14 geschraubt wird, um die patronenartige Ventilanordnung 10 und den Pumpenkörper miteinander zu verbinden. Zusätzlich besitzt der Auslaßteil 30 ein In­ nengewinde 48, das die patronenförmige Ventilanordnung 10 mit einer (nicht gezeigten) Leitung verbinden, die zu ei­ nem System führt, das durch die Pumpe mit Arbeitsfluid versorgt wird.

Eine Vielzahl von Dichtungen sind vorgesehen, um Leckage von Arbeitsfluid zwischen der patronenförmige Ventilan­ ordnung 10 und dem Pumpenkörper 14 zu verhindern. Auf diese Weise verhindern die ringförmigen Dichtungen 52 ei­ ne Leckage von Arbeitsfluid aus der Druckkammer 16, an die Niederdruckkammer 20. Zusätzlich verhindern die ring­ förmigen Dichtungen 54 eine Leckage von Arbeitsfluid aus der Niederdruckkammer 20 entlang der Hülse 28. Eine O- Ringdichtung 56 verhindert eine Arbeitsfluidleckage zwi­ schen dem Auslaßteil 30 und dem Pumpenkörper 14.

Ein Ring 60 (Fig. 1) bildet eine Meßblende 62. Sowohl der Ring 60 als auch die Meßblende 62 sind vollständig inner­ halb des Gehäuses 24 angeordnet. Arbeitsfluid, das von dem Gehäuseeinlaß 34 zu dem Auslaß 42 geleitet wird, strömt durch die Meßblende 62. Die Meßblende 62 erzeugt ein Druckdifferential. Somit ist der Arbeitsfluiddruck an dem Einlaß oder an der stromaufwärtigen Seite der Meß­ blende 62 größer als der Arbeitsfluiddruck an dem Auslaß oder der stromabwärtigen Seite der Meßblende.

Der Meßblendenring 60 ist an einem Stromregelventil 66 befestigt, das in dem Gehäuse 24 angeordnet ist. Das Stromregelventil 66 regelt einen Strom von Arbeitsfluid aus der Gehäusekammer 36 durch die Steueröffnungen 38. Falls die von der Pumpe geförderte Arbeitsfluidmenge die Arbeitsfluidnachfrage durch das System, das mit dem Aus­ laß 42 verbunden ist, übersteigt, wird somit das Stromre­ gelventil 66 nach rechts bewegt (gemäß der Ansicht in Fig. 1), um zumindest teilweise die Steueröffnungen 38 zu öffnen. Dadurch kann überschüssiges Arbeitsfluid aus der patronenförmigen Ventilanordnung 10 in die Niederdruck­ kammer 20 strömen.

Ein Hauptdurchlaß 70 erstreckt sich axial durch das Stromregelventil 66. Der Hauptdurchlaß 70 ist mit der Druckkammer 16 durch den Einlaß 34 und die Meßblende 62 verbunden. Der Hauptströmungsdurchlaß 70 leitet Arbeits­ fluid von der stromabwärtigen Seite der Meßblende 62 an einen Auslaßendteil 72 der Gehäusekammer 36.

Arbeitsfluid mit relativ hohem Druck wird von der Druck­ kammer 16 durch in dem Stromregelventil 66 gebildete Schlitze 76 an einen Einlaßendteil 80 der Gehäusekammer 36 geleitet. Während des Normalbetriebs der Pumpe ist der Einlaßendteil 80 der Gehäusekammer 36 auf einem höheren Druck als der Auslaßendteil 72 der Kammer 36. Deshalb ist eine linke Stirnfläche 84 (gemäß der Ansicht in Fig. 1) des Stromregelventils 70 einem höheren Druck ausgesetzt als eine rechte Stirnfläche 86 des Stromregelventils 66, die von einer Vorspannfeder 90 belastet wird. Jedoch wird das Stromregel­ ventil 66 in der geschlossenen Stellung der Fig. 1 gehal­ ten.

Wenn die von der Pumpe geförderte Menge des Arbeitsfluids die vorangestellte Menge überschreitet, steigt der Druck auf die linke Stirnfläche 84 des Stromregelventils 66 an. Wenn dies auftritt, bewegt sich das Stromregelven­ til 66 nach rechts (gemäß der Ansicht in Fig. 1), gegen den Einfluß des Arbeitsfluiddrucks und der Vorspannfeder 90, um teilweise die Steueröffnungen 38 zu öffnen. Je größer die überschrittene Menge ist, desto weiter wird das Stromregelventil 66 nach rechts bewegt und desto größer ist das Ausmaß, in dem die Steueröffnungen 38 geöffnet werden. Das Stromre­ gelventil 66 arbeitet mit den Steueröffnungen 38 zusam­ men, um eine Sollrate von Arbeitsfluid an das mit der pa­ tronenförmigen Ventilanordnung 10 verbundene System, auf­ rechtzuerhalten.

Der Hauptdurchlaß 70 schließt eine zylindrische Einlaß­ kammer 94 ein, die in dem Stromregelventil 66 angeordnet ist. Der Ring 60, in dem die Meßblende 62 gebildet wird, ist in der Einlaßkammer 94 an geordnet. Ein Paar von ver­ zweigte Durchlässen 96 und 98 leiten Arbeitsfluid aus der Einlaßkammer 94 zu dem Auslaßendteil 72 der Gehäusekammer 36. Das Arbeitsfluid wird von dem Auslaßendteil 72 der Gehäusekammer 36 zu dem Auslaß 42 der patronenförmige Ventilanordnung 10 geleitet.

Allgemein gesprochen fließt Arbeitsfluid axial durch das Gehäuse 24 von dem Einlaß 34 zu dem Auslaß 42. Jedoch wird überschüssiges Arbeitsfluid durch die Steueröffnun­ gen 38 zu der Niederdruckkammer 20 in einer Richtung quer zur Mittelachse 44 des Gehäuses 24 geleitet.

Eine Überdruckventilanordnung 104 ist in der Gehäusekam­ mer 36 angeordnet. Die Überdruckventilanordnung 104 lei­ tet überschüssigen Arbeitsfluiddruck vom Auslaß 42 über verzweigte Durchlässe 106 und 107 (Fig. 2) in dem Stromregelventil 66 ab. Die verzweigte Durchlässe 106 und 107 leiten bei erhöhtem Druck überschüssiges Arbeitsfluid zu den Steueröffnungen 38 und die Niederdruckkammer 20.

Überschüssiges Arbeitsfluid wird sowohl bei erhöhter Strömungsrate als auch bei erhöhtem Druck über dei Steu­ eröffnungen 38 zu der Niederdruckkammer 20 geleitet. Bei erhöhter Strömungsrate wird das überschüssiges Arbeits­ fluid direkt von dem Auslaßendteil 80 der Gehäusekammer 36 zu den Steueröffnungen 38 geleitet. Bei erhöhtem Druck wird das überschüssige Arbeitsfluid durch die verzweigte Durchlässe 106 und 107 in dem Stromregelventil 66 zu den Steueröffnungen 38 geleitet.

Die Überdruckventilanordnung 104 ist koaxial zu dem Stromregelventil 66 daran angebracht. Die Überdruckventi­ lanordnung 104 bewegt sich mit dem Stromregelventil 66 relativ zu dem Gehäuse 24. Wenn das Stromregelventil 66 aus der in der Fig. 2 gezeigten Position nach rechts be­ wegt wird, um überschüssiges Arbeitsfluid von dem Einla­ ßendteil 80 der Gehäusekammer 36 umzuleiten, wird daher die Überdruckventilanordnung 104 ebenfalls nach rechts (gemäß der Ansicht in Fig. 2) bewegt.

Die Überdruckventilanordnung 104 umfaßt ein Überdruckven­ tilglied 108. Das Überdruckventilglied 108 ist relativ zu einem ringförmigen Ventilsitz 110 beweglich, der durch eine Preßpassung fest mit dem Stromregelventil 66 verbun­ den ist. Das Überdruckventilglied 108 hat einen Kopfend­ teil 112, der mit dem Ventilsitz 110 in Eingriff kommt, um zu blockieren, wenn das Überdruckventilglied in der geschlossenen Position gemäß Fig. 1 ist.

Wenn der Druck an dem Auslaßendteil 72 der Gehäusekammer 36 einen vorbestimmten Druck überschreitet, wird das Überdruckventilglied 108 aus der geschlossenen Stellung gemäß Fig. 1 in die offene Stellung gemäß Fig. 2 bewegt. Wenn das Überdruckventilglied 108 in der offenen Stellung gemäß in Fig. 2 ist, kann Arbeitsfluid von dem Auslaßend­ teil 72 der Gehäusekammer 36 durch einen kreisförmigen Auslaßanschluß 114 in dem Ventilsitz 110 fließen. Das Ar­ beitsfluid wird von dem Auslaßanschluß 114 in dem Ventil­ sitz 110 durch die verzweigten Durchlässe 106 und 107 in dem Stromregelventil 66 an die Niederdruckkammer 20 ge­ leitet.

Wenn der Druck in dem Auslaßendteil 72 der Gehäusekammer 36 auf einen Druck abgenommen hat, der geringer als der vorbestimmte Druck ist, bewegt sich das Überdruckventil­ glied 108 von der offenen Stellung gemäß Fig. 2 zurück in die geschlossene Stellung gemäß Fig. 1. Wenn das Über­ druckventilglied in der geschlossenen Stellung ist, ar­ beitet es mit dem Ventilsitz 110 zusammen, um einen Strim von Arbeitsfluid zwischen dem Auslaßendteil 72 der Gehäu­ sekammer 36 und den verzweigten Durchlässen 106 und 107 zu blockieren.

Das Überdruckventilglied 108 hat einen allgemein zylin­ drischen Schaft 118. Ein Endteil des Schafts 118 mit Au­ ßengewinde wird in ein mit Innengewinde versehenenes Rückhalteelement 120 geschraubt. Eine Schraubenfeder 122 drückt eine ringförmige Scheibe 124 gegen das Rückhaltee­ lement 120, um das Überdruckventilglied 108 in die ge­ schlossene Stellung gemäß Fig. 1 zu drängen. Wenn jedoch der Druck in dem Auslaßendteil 72 der Gehäusekammer 24 einen vorbestimmten Druck übersteigt, bewegt der an den Kopfteil 112 des Überdruckventilglieds 108 angelegte Druck das Überdruckventilglied aus der geschlossenen Stellung gemäß Fig. 1 in die offene Stellung gemäß Fig. 2, und zwar entgegen der Wirkung der Feder 122.

Das einstückige Stromregelventil 66 (Fig. 3-8) umfaßt ei­ nen Einlaßendteil 130 und einen Auslaßendteil 132, die durch einen Mittelteil 134 miteinander verbunden sind. Der Einlaßendteil 130 umfaßt ein kreisförmiges Kopfende 138 ein, in dem die Schlitze 76 ausgebildet sind. Das Kopfende 138 hat eine zylindrische Außenoberfläche 140, die mit der in der Hülse 28 (Fig. 1 und 2) gebildeten zy­ lindrischen Innenoberfläche der Gehäusekammer 36 in Ein­ griff kommt. Das Kopfende 138 des Stromregelventils 66 weist innen eine ringförmige Ausnehmung auf, in der der Meßblendenring 60 (Fig. 1) angebracht ist.

Das Kopfende 138 (Fig. 3 und 4) des Stromregelventils 66 ist mit dem Mittelteil 134 durch einen Halsteil 144 ver­ bunden. Der Halsteil 144 weist einen zylindrischen Ab­ schnitt 146 mit relativ großem Durchmesser verbunden mit dem Kopfende 138, und einen zylindrischen Abschnitt 148 mit relativ kleinem Durchmesser, verbunden mit dem Mit­ telteil 134 auf. Die Abschnitte 146 und 148 bewirken, daß der Druck von Arbeitsfluid, das durch die Steueröffnungen 38 geleitet wird, variiert oder auf eine bekannte Art und Weise sinkt, wenn das Stromregelventil 66 aus der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Stellung nach rechts bewegt wird, um zu ermöglichen, daß Arbeitsfluid durch die Steueröff­ nungen 38 zu strömt.

Das Auslaßendteil 132 des Stromregelventils 66 besitzt ein Paar von parallelen Abflachungen 152 und 154 (Fig. 5). Die Abflachungen 152 und 154 sind in gegenüberlie­ gende Seiten des im allgemeinen zylindrischen Auslaßteils 132 geschnitten. Die Abflachungen 152 und 154 bilden Durchlässe zwischen dem Stromregelventil 66 und der zy­ lindrischen inneren Seitenoberfläche der Hülse 28 (Fig. 1). Die im allgemeinen zylindrischen Seitenoberflächen­ segmente 156 und 158 (Fig. 4 und 7) sind zwischen den Ab­ flachungen 152 und 154 angeordnet.

Der Mittelteil 134 des Stromregelventils 66 ist allgemein zylindrisch. Die verzweigungten Durchlässe 96 und 98 (Fig. 5) sind in dem Mittelteil 134 gebildet. Die ver­ zweigten Durchlässe 96 und 98 erstrecken sich zwischen der Einlaßkammer 94 und den Abflachungen 152 und 154 auf gegenüberliegenden Seiten des Stromregelventils 66 (Fig. 1 und 5).

Die verzweigten Durchlässe 106 und 107 (Fig. 2 und 8) sind ebenfalls in dem Mittelteil 134 des Stromregelven­ tils 66 gebildet. Die verzweigtem Durchlässe 106 und 107 erstrecken sich von einer Überdruckkammer 162 (Fig. 8) zu der äußeren Seitenoberfläche des Stromregelventils 66. Die verzweigten Durchlässe 96 und 98 (Fig. 1 und 5) sind bezüglich 90° der verzweigten Durchlässe 106 und 107 (Fig. 2 und 8) in dem Mittelteil 134 des Stromregelven­ tils 66 um 90° versetzt.

Die patronenförmige Ventilanordnung 10 ist durch das Ge­ winde 46 des Auslaßteils 30 in einem Hohlraum 12 (Fig. 1 und 2) eines Pumpenkörpers befestigt. Während des Be­ triebs der Pumpe wird ein Arbeitsfluidstrom aus einem Ar­ beitsraum der Pumpe an die Druckkammer 16 geleitet, wie durch den Pfeil 18 in Fig. 1 gezeigt ist. Arbeitsfluid wird von der Druckkammer 16 durch die patronenförmige Ventilanordnung 10 zu einem mit Arbeitsfluid zu belie­ ferndes System geleitet, wie es durch den Pfeil 166 in Fig. 1 angezeigt wird.

Während des Betriebs der Pumpe bei einer Fördermenge, die ausreicht, um den Bedarf an Arbeitsfluid von einem System zu erfüllen, das mit der patronenförmigen Ventilanordnung 10 verbunden ist, verbleibt das Stromregelventil 66 in der geschlossenen, in Fig. 1 gezeigten Stellung. Dabei sind die Steueröffnungen 38 durch das Stromregelventil 66 blockiert.

Arbeitsfluid wird aus der Druckkammer 16 durch den Einlaß 34 in die Gehäusekammer 36 geleitet. Das Arbeitsfluid strömt dann durch die Meßblende 62 in die Einlaßkammer 94 in dem Stromregelventil. Wenn das Arbeitsfluid durch die Meßblende 62 strömt, ergibt sich ein Druckdifferential. Somit ist der Druck in der Druckkammer 16 auf der strom­ aufwärtigen Seite der Meßblende 62 größer als der Druck in der Einlaßkammer 94 auf der stromabwärtigen Seite der Meßblende 62.

Das Arbeitsfluid wird aus der Einlaßkammer 94 durch die verzweigten Durchlässe 96 und 98 (Fig. 1) an die Räume zwischen den Abflachungen 152 und 154 und der zylindri­ schen inneren Seitenoberfläche der Gehäusekammer 36 ge­ leitet. Das Arbeitsfluid kann axial durch den Auslaßend­ teil 72 der Gehäusekammer 36 zu dem Auslaß 42 strömen. Eine (nicht gezeigte) Leitung, die mit dem Auslaßteil 30 verbunden ist, leitet das Arbeitsfluid an ein System, das durch die Pumpe mit Arbeitsfluid versorgt werden soll.

Falls die Strömungsrate des Arbeitsfluids, das aus dem Arbeitsraum der Pumpe geliefert wurde, den Arbeitsfluid­ bedarf des Systems, das mit der patronenartigen Ventilan­ ordnung 10 verbunden ist, übersteigt, steigt der Druck in der Druckkammer 16 ansteigen. Der Druckanstieg in der Druckkammer 16 hat einen Anstieg des durch die Meßblende 62 erzeugten Druckdifferentials, das durch den Arbeits­ fluidstrom zur Folge. Das angestiegene bzw. erhöhte Ar- Druckdifferential über die Meßblende 62 hinweg wird durch die verzweigten Durchlässe 96 und 98 an das Auslaßendteil 72 der Gehäusekammer 36 übertragen. Dies hat einen Druck­ anstieg an der Einlaßseite 84 des Stromregelventils 66 relativ zu dem Druck an der Auslaßseite 86 des Stromre­ gelventils zur Folge.

Der Anstieg der Druckdifferenz an den gegenüberliegenden Seiten des Stromregelventils 66 bewegt das Stromregelven­ til nach rechts (gemäß der Ansicht der Fig. 1). Diese Be­ wegung des Stromregelventils 66 hebt teilweise die Bloc­ kierung der Steueröffnungen 38 auf. Das teilweise Öffnen der Steueröffnungen 38 ermöglicht, daß Arbeitsfluid aus dem Einlaßendteil 80 der Gehäusekammer 36 durch die Steu­ eröffnungen 38 zur Niederdruckkammer 92 der Pumpe strömt. Die Stellung des Stromregelventils 66 relativ zu den Steueröffnungen 38 wird so sein, daß der Bedarf des Sy­ stems an Arbeitsfluid, erfüllt wird und nur überschüss­ iges Arbeitsfluid durch die Steueröffnungen 38 geleitet wird.

Falls die Anforderung nach Arbeitsfluid durch das mit der patronenförmigen Ventilanordnung 10 verbundene System ist, während des Betriebs der Pumpe unterbrochen wird, steigt der Druck an dem Auslaßendteil 72 der Gehäusekam­ mer 36 an. Dieser erhöhte Druck liegt gegen das Kopfende 112 des Überdruckventilglieds 108 an. Der erhöhte Druck bewegt das Überdruckventilglied 108 nach links aus der geschlossenen Stellung, die in Fig. 1 gezeigt ist, in die offene Stellung, die in Fig. 2 gezeigt ist.

Wenn das Überdruckventilglied 108 in der in Fig. 2 ge­ zeigten offenen Stellung ist, wird der überschüssige Druck durch die verzweigten Durchlässe 106 und 107 und die Steueröffnungen 38 an die Niederdruckkammer 20 abge­ leitet. Dies hat zur Folge, daß der Druck bei dem System auf einen vorbestimmten maximalen Druck begrenzt ist.

Das Stromregelventil 66, die Überdruckventilanordnung 104 und die Durchlässe 96, 98, 106 und 107 sind alle voll­ ständig innerhalb der patronenartigen Ventilanordnung 10 angeordnet. Deshalb kann die patronenartige Ventilanord­ nung 10 während der Montage der Pumpenanordnung als eine Einheit in dem Pumpenkörper 14 befestigt werden. Ferner kann die Ventilanordnung 10 während der Wartung der Pumpe als eine Einheit von dem Pumpenkörper 14 entfernt werden.

Falls notwendig, kann die Ventilanordnung 10 einfach und schnell ersetzt werden. Selbstverständlich werden durch die vereinfachte Montage und Wartung der Pumpe die Kosten der Montage und der Wartung der Pumpe reduziert.

Die patronenförmige Ventilanordnung 10 kann in Verbindung mit vielen verschiedenen Pumpenarten verwendet werden. Jedoch ist wohl die Ventilanorndung 10 besonders vorteil­ haft, wenn sie in Verbindung mit einer Lenkhilfen- bzw. Servolenkungspumpe verwendet wird, die dazu benutzt wird, um Arbeitsfluid an einen Motor zum Lenken von Rädern ei­ nes Fahrzeugs zu liefern.

Zweites Ausführungsbeispiel

In dem in den Fig. 1-8 dargestellten Ausführungsbeispiel der Ventilanordnung 10 strömt der Hauptstrom des Arbeits­ fluids axial durch die Ventilanordnung 10. Jedoch kann es gewisse Pumpenkonstruktionen geben, bei denen es vorteil­ haft ist, daß der Hauptstrom radial in die Ventilanord­ nung hinein und dann axial aus der Ventilanordnung heraus strömen soll. Ein Ausführungsbeispiel der Ventilanordnung mit diesem Aufbau, ist in der Fig. 9 dargestellt. Da das in der Fig. 9 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung im allgemeinen ähnlich dem in den Fig. 1-8 darge­ stellten Ausführungsbeispiel ist, werden ähnliche Bezugs­ zeichen verwendet, um ähnliche Komponenten zu bezeichnen, wobei der Suffixbuchstabe "a" bei dem in Fig. 9 darge­ stellten Ausführungsbeispiel vewendet wird.

Eine patronenförmige Ventilanordnung loa gemäß der vor­ liegenden Erfindung, ist in einem Pumpenkörper 14a ange­ bracht. Die Ventilanordnung 10a leitet überschüssiges Ar­ beitsfluid von einem Pumpenarbeitsraum um und läßt über­ schüssigen Druck ab.

Die Ventilanordnung 10a weist ein Gehäuse 24a auf, das in dem Pumpenkörper 14a angebracht ist. Das Gehäuse 24a um­ faßt eine zylindrische Hülse 28a und einen Auslaßteil 30a ein, die miteinander durch eine Preßpassung verbunden sind. Selbstverständlich könnten die Hülse 28a und der Auslaßteil 30a erforderlichenfalls in einer anderen Art und Weise miteinander verbunden sein.

Während des Betriebs der Pumpe wird Arbeitsfluid aus ei­ nem Arbeitsraum der Pumpe in eine Druckkammer 16a gelei­ tet, wie durch den Pfeil 18a in Fig. 9 gezeigt. Dieses Arbeitsfluid strömt aus der Druckkammer 16a durch eine Einlaßöffnung 34a zu einer zylindrischen Ventilgehäuse­ kammer 36a. Ein Stromregelventil 66a unterteilt die Ge­ häusekammer 36a in einen Einlaßendteil 80a und einen zweiten Endteil 72a. Das Arbeitsfluid strömt von dem Ein­ laßendteil 80a der Gehäusekammer 36a durch eine Meßblende 62a zu dem Auslaß 42a der Ventilanordnung 10a. Die Meß­ blende 62a ist als ein Teil des Auslaßteils 30a ausgebil­ det. Der Auslaß 42a steht in Verbindung mit einem System, das von der Pumpe mit Arbeitsfluid versorgt werden soll.

Arbeitsfluiddruck wird von der Meßblende 62a durch in dem Gehäuse 24a gebildete Durchlässe 200 und 202 an den zwei­ ten Endteil 72a der Gehäusekammer 36a abgeleitet. Der Durchlaß 200 ist in dem Auslaßteil 30a gebildet, und der Durchlaß 202 ist in der Seitenwand der zylindrischen Hülse 28a gebildet. Der Durchlaß 202 erstreckt sich par­ allel zu einer Längsmittelachse der Hülse 28a und der Ventilanordnung 10a.

Das Stromregelventil 66a wird durch eine Vorspannfeder 90a in die in Fig. 9 gezeigte geschlossene Stellung ge­ drängt. Wenn das Stromregelventil 66a in der geschlosse­ nen Stellung ist, blockiert das Stromregelventil den Strom von Arbeitsfluid durch die Steueröffnungen 38a.

Die Meßblende 62a bewirkt ein Druckdifferential zwischen der Einlaßkammer 16a und dem Auslaß 42a der Ventilanord­ nung 10a. Somit ist der Druck auf der stromaufwärtigen Seite der Meßblende 62a größer als in der Verengung der Meßblende ist. Deshalb ist der Druck des Arbeitsfluids, das durch die Durchlässe 200 und 202 an den zweiten End­ teil 72a der Gehäusekammer 36a geleitet wird, geringer als der Druck an dem Einlaßteil 80a der Gehäusekammer 36a.

Wenn die Födermenge der Pumpe größer ist als der Bedarf des Systems an Arbeitsfluid, steigt der Druck auf der stromaufwärtigen Seite der Meßblende 62a und an dem Ein­ laßteil 80a der Gehäusekammer 36a an. Dies hat zur Folge, daß das Stromregelventil 66a nach links (gemäß der An­ sicht der Fig. 9) bewegt wird, um zumindest teilweise die Blockierung der Steueröffnungen 38a aufzuheben. Das überschüssige Arbeitsfluid wird dann durch die Steueröff­ nungen 38a an die Niederdruckkammer 20a geleitet. Die Niederdruckkammer 20a steht mit dem Einlaß des Arbeits­ raums der Pumpe über ein Reservoir verbunden.

Eine Überdruckventilanordnung 104a ist in der Gehäusekam­ mer 36a angeordnet. Die Überdruckventilanordnung 104a ist auf dem Stromregelventil 66a angeordnet, um sich zusammen mit diesem relativ zu dem Gehäuse 24a und der Meßblende 62a zu bewegen. Die Überdruckventilanordnung 104a umfaßt ein Ventilglied 108a, das mit einem Ventilsitz 110a in Eingriff kommt, um den Strom von Arbeitsfluid während normalen Pumpenbetriebs zu blockieren.

Falls der Druck an dem Auslaß 42a einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird dieser relativ Druck durch die Durchlässe 200 und 202 zu dem zweiten Endteil 72a der Ge­ häusekammer 36a abgeleitet. Der relativ hohe Druck bewegt das Überdruckventilglied 108a entgegen der Wirkung einer Schraubenfeder 122a aus der in Fig. 9 gezeigten geschlos­ senen Stellung in eine offene Stellung. Wenn das Über­ druckventilglied 108a in der offenen Stellung ist, ist es von dem Ventilsitz 110a beabstandet und Arbeitsfluid kann durch den Ventilsitz zu den in dem Stromregelventil 66a gebildeten verzweigten Durchlässen 106a und 107a strömen. Der Arbeitsfluid, das durch die offene Überdruckventilan­ ordnung 104a abgelassen wurde, wird von den verzweigten Durchlässen 106a und 107a durch die Steueröffnungen 38a zu der Niederdruckkammer 20a geleitet.

In dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Durchlaß 202 in der Seitenwand der Hülse 28a ausge­ bildet. Dies hat zur Folge, daß die patronenartige Ven­ tilanordnung loa eine autonome Einheit ist, die schnell und leicht in dem Pumpenkörper 14a installiert werden kann. Falls gewünscht, könnte jedoch der Durchlaß 202 in dem Pumpenkörper 14a gebildet sein.

Claims (7)

1. Kombiniertes Stromregel- und Druckregelventil für eine Pumpe, welches in einem patronenförmigen Ventilgehäuse (24) angeordnet und in das Pumpen­ gehäuse einsetzbar ist, wobei das Ventilgehäuse an einer Seite eine Einlaßöffnung (34) und an einer entgegengesetzten Seite eine Auslaßöffnung (42) aufweist, durch die das von der Pumpe geförderte Arbeitsfluid zu einem Verbraucher strömt,
mit im Ventilgehäuse ausgebildeten ersten Steuer­ öffnungen (38), die zu einer Niederdruckseite der Pumpe führen,
mit einem in einer Bohrung des Ventilgehäuses an­ geordneten ersten Ventilkörper zur Ausbildung des Stromregelventils, welcher unter der Einwirkung einer Federkraft und einer Druckdifferenz in der Bohrung axial verschiebbar ist, wobei der erste Ventilkörper mit einer axialen Bohrung und einer darin angeordneten Meßblende ausgerüstet ist, an der die Druckdifferenz zum Verschieben des Ventilkörpers erzeugt wird, und wobei die axiale Bohrung des Ventilkörpers mit einer Steuerkante des Ventil­ körpers und den ersten Steueröffnungen derart zu­ sammenwirkt, daß bei einer überhöhten Arbeitsfluid­ menge Arbeitsfluid zur Niederdruckseite abgeleitet wird,
und wobei der erste Ventilkörper eine zweite Steueröffnung aufweist, die durch einen zweiten federbelasteten Ventilkörper unter Ausbildung des Druckregelventils derart steuerbar ist, daß bei erhöhtem Druck überschüssiges Arbeitsfluid über einen Strömungsweg im Ventilkörper und über die ersten Steueröffnungen zur Niederdruckseite strömt.

2. Ventil nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Druckregelventil (104) aus ei­ ner geschlossenen Stellung bei einem vorbestimmten erhöhten Druck an dem Auslaß (42) durch diesen er­ höhten Druck in eine offene Stellung bewegt wird, wobei das Stromregelventil (66) mindestens einen Durchlaß aufweist zum Leiten von Arbeitsfluid von dem Druckregelventil (104) zu den ersten Steueröff­ nungen (38), wenn das Druckregelventil (104) im of­ fenen Zustand ist.

3. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Stromregelventil (66) eine erste Oberfläche, die einem relativ hohen Druck von der Einlaßöffnung (34) ausgesetzt ist, und eine zweite Oberfläche aufweist, die einem relativ nied­ rigen Druck nach der Meßblende (62) über mindestens einen vollständig innerhalb des Gehäuses (24) ange­ ordneten Durchlaß ausgesetzt ist.

4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Steueröffnungen (38) inder Seitenwand der Ventilgehäuses (24) ausgebildet ist.

5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Meßblende (62) fest mit dem Ventilgehäuse (24) verbunden ist und das Stromregelventil (66) relativ zu der Meßblende (62) bewegbar ist.

6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Stromregelventil (66) mindestens einen ersten Durchlaß zum Leiten von Ar­ beitsfluid über die Meßblende (62) zu dem Auslaß (42) und mindestens einen zweiten Durchlaß zum Leiten von Arbeitsfluid von dem Auslaß (42) zu den Steueröffnungen (38) besitzt, wenn das Druckregelven­ til (104) in der offenen Stellung ist.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Durchlässe in dem Ventilgehäuse (24) angeordnet sind.