DE4433598A1

DE4433598A1 - Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen

Info

Publication number: DE4433598A1
Application number: DE4433598A
Authority: DE
Inventors: Konrad Eppli
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1994-09-21
Filing date: 1994-09-21
Publication date: 1996-03-28
Also published as: JPH10505889A; KR100344812B1; EP0782672B1; ES2124589T3; DE59504439D1; WO1996009475A1; KR970705707A; US5810565A; EP0782672A1; BR9508971A

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Ver drängerpumpen, insbesondere Flügelzellenpumpen, die einen Druckraum aufweisen, der über eine Bohrung, in welcher ein Drosselkolben gegen die Kraft einer Feder verschiebbar ist, mit einem an einen Auslaß angeschlossenen Druckkanal in Verbindung steht. Der Drosselkolben steuert einen Auslaß querschnitt in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl bzw. vom Förderstrom. In einer Gehäusebohrung ist außerdem ein fe derbelasteter Stromregelkolben vorhanden, dessen vordere Stirnfläche mit dem Druckraum in Verbindung steht. Eine hintere Stirnfläche des Stromregelkolbens ragt in eine Kam mer, die stromabwärts der Drosseleinrichtung den Auslaß druck enthält. Der Stromregelkolben gibt in Abhängigkeit des auf die beiden Stirnflächen wirkenden Differenzdruckes eine Verbindung vom Druckraum zu einem Pumpeneinlaßkanal frei.

Eine derartige Regeleinrichtung ist aus der DE 41 01 210-A1 bekannt. In dieser Pumpe verschiebt sich der Drosselkolben mit steigender Drehzahl durch einen auf eine Stirnseite wirkenden Staudruck. Dabei schneidet eine Steuerkante eine an einen Druckraum angeschlossene Kolben öffnung an, so daß der sich verringernde Durchtrittsquer schnitt immer weniger Drucköl zu einem Auslaß abströmen läßt. Diese Anordnung stellt die Drosseleinrichtung dar.

Durch die Verringerung des Durchtrittsquerschnitts er höht sich der auf den Stromregelkolben einwirkende Diffe renzdruck, so daß dieser einen immer größeren Förderstrom zur Pumpeneinlaßseite abregelt. Da sich die steuerbare Öff nung im Drosselkolben befindet, wirkt der Differenzdruck auch auf die Rückseite des Kolbens der Drosseleinrichtung.

Der Drosselkolben sperrt in einer Grundstellung mit seiner Stirnseite einen mit dem Druckraum bzw. dem Innenraum ver bundenen Durchlaß ab, wozu eine verhältnismäßig steife Fe der erforderlich ist. Diese Federkraft muß beim Anlauf der Pumpe vom Förderdruck überwunden werden. Aus diesem Grunde muß in einer zweiflutigen Pumpe in der einen Druckzone ein wesentlich höherer Pumpendruck aufgebaut werden, so daß die Pumpe wegen der unterschiedlichen Drücke verhältnismäßig laut läuft. Außerdem ist der Kolben als Stufenkolben mit Paßsitz ausgeführt, der einen gewissen Fertigungsaufwand erforderlich macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit mög lichst geringem Bauaufwand eine Regeleinrichtung für eine fallende Förderstromkennlinie zu schaffen, ohne die Lei stungsaufnahme der Pumpe wesentlich zu erhöhen. Die fallen de Kennlinie soll außerdem unabhängig vom Öffnungsweg und vom Differenzdruck des Stromregelkolbens sein, um eine Störgröße zu vermeiden.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.

Die neuartige Drosseleinrichtung ist so gestaltet, daß der Druckraum im Bereich der den Drosselkolben enthaltenden Bohrung über einen Umgehungskanal ständig mit einem Feder raum in Verbindung steht und der Drosselkolben den Quer schnitt eines den Federraum mit dem Auslaßkanal verbinden den Drosselkanals steuert.

Nach Anspruch 2 ist es zweckmäßig, den Umgehungskanal T-förmig in ein Lagergehäuse einzugießen, wobei der senk recht verlaufende Kanalabschnitt zur Bohrung hin offen ist.

Durch den Umgehungskanal ist die Wirkung des Diffe renzdruckes vom Drosselkolben unabhängig, d. h., der Diffe renzdruck am Regelkolben kann nicht auf den Drosselkolben einwirken. Dies ermöglicht den Einbau einer schwächeren Feder, wodurch geringere Leistungsverluste entstehen.

Schließlich ist es nach Anspruch 3 vorteilhaft, den Beginn der Bewegung des Drosselkolbens durch eine enge Boh rung in der Steuerplatte und damit die Förderströmkennlinie zu beeinflussen. Über diese Bohrung läßt sich ein Teil der Fördermenge zum Druckraum ableiten.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Flügelzellen pumpe mit der Regeleinrichtung, in welcher sich der Drosselkolben und der Stromregel kolben in ihrer Grundstellung befinden;

Fig. 2 einen Teilquerschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 die Einzelheit III der Fig. 1 in vergrößer tem Maßstab.

Die Flügelzellenpumpe dient zum Fördern von Drucköl in einem nicht dargestellten Behälter zu einem nicht darge stellten Verbraucher, beispielsweise einer Hilfskraftlen kung.

In einem ölgefüllten Druckraum 1 eines Gehäuses 2 ist ein Rotorensatz 3 eingesetzt. Der Rotorensatz 3 besteht aus einem Kurvenring 4 und einem Rotor 5. Der Rotor 5 ist im Inneren des Kurvenringes 4 angeordnet und weist radial ge richtete Schlitze auf, in denen Flügel 6 verschiebbar sind. Zwischen dem Kurvenring, dem Rotor 5 und den Flügeln 6 sind Arbeitskammern gebildet, die von Steuerflächen benachbarter Steuerplatten 7 und 8 in axialer Richtung begrenzt sind.

Das Gehäuse 2 ist aus einem Lagergehäuse 10 und einem topfförmigen Gehäusedeckel 11 zusammengesetzt. Der Rotor 5 ist über eine Antriebswelle 12 in dem Lagergehäuse 10 gela gert. Die Lagerstelle in dem Lagergehäuse 10 ist die ein zige Lagerung der Antriebswelle 12. Dies bedeutet, daß die Antriebswelle 12 in dem Gehäusedeckel 11 in radialer Rich tung nicht gelagert ist. Die Antriebswelle stützt sich vielmehr an dem Gehäusedeckel 11 in axialer Richtung ab.

Neben einem nicht sichtbaren Sauganschluß für den An schluß des Behälters sowie einem gleichfalls nicht sicht baren Druckanschluß für den Verbraucher ist in dem Lager gehäuse 10 ein Stromregelventil 13 für die Regelung des zu dem Druckanschluß geführten Drucköls vorgesehen. Die Aus bildung des Stromregelventils 13 und eines außerdem noch vorhandenen, nicht sichtbaren Druckbegrenzungsventils ist allgemein bekannt, beispielsweise aus der US-A 5 098 259 und wird daher nicht näher beschrieben. Ebenso sind die Saug- und Druckkanäle, die die Arbeitskammern mit dem Saugan schluß, dem Stromregelventil 13 und dem Druckbegrenzungs ventil verbinden, in dem Lagergehäuse 10 angeordnet. Auch diese Kanäle sind allgemein bekannt und werden deshalb nicht näher beschrieben.

In einer zweiflutigen Pumpe hat die Steuerplatte 7 zwei Durchbrüche 14 und 14A, die mit dem zwischen dem Rotor 5, dem Kurvenring 4 und den Flügeln 6 gebildeten druckführenden Arbeitskammern in Verbindung stehen. Im Druckraum 1 herrscht dabei der Förderdruck. An den oberen Durchbruch 14 schließt axial eine Kolbenbohrung 15 an. Die Kolbenbohrung 15 enthält einen Drosselkolben 17, auf den eine in einen Federraum 15A eingesetzte Feder 16 drückt. Nach der Erfindung steht der Druckraum 1 über einen Umge hungskanal 18 ständig über den Federraum 15A und einen durch den Drosselkolben 17 steuerbaren Drosselkanal 20 mit einem zum Verbraucher führenden Auslaßkanal 21 in Verbin dung. Eine Fase 19 am Drosselkolben 17 steuert hierbei den Drosselvorgang. Ein Saugkanal 9 hat mit dem Ölbehälter Ver bindung.

Der Umgehungskanal 18 ist, wie aus dem Querschnitt der Fig. 2 ersichtlich, T-förmig in das Lagergehäuse 10 einge gossen und mit seinem senkrecht verlaufenden Kanalabschnitt 18A zur Kolbenbohrung 15 hin offen. In jeder Stellung des Drosselkolbens 17 bleibt daher die Verbindung von dem Druckraum 1 zum Auslaßkanal 21 erhalten. Der Drosselkol ben 17 benötigt daher keinen Paßsitz.

In der Ausgangsstellung, solange die Pumpe steht, drückt die Feder 16 den Drosselkolben 17 gegen die Steuer platte 7. Sobald der Rotor 5 dreht, drücken die Flügel 6 das zwischen sich eingeschlossene Öl durch die Durchbrüche 14 und 14A. Dabei verschiebt sich der Drosselkolben 17 durch den auf seine Stirnfläche wirkenden Staudruck nach rechts. Je höher der Förderstrom durch den Durchbruch 14 ansteigt, desto weiter verschiebt sich der Drosselkolben 17 gegen die Kraft der Feder 16. Der Drosselkolben 17 verrin gert dabei den Abfluß durch den Drosselkanal 20 zum Auslaß kanal 21 mehr oder weniger. Der jeweilige Durchström querschnitt des Drosselkanals 20, der die im Verbraucher bereitstehende Fördermenge der Pumpe vorgibt, läßt sich daher in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl verändern. Man erhält dadurch die fallende Förderstromkennlinie.

Mit steigender Drehzahl nimmt der Differenzdruck auf die dem Durchbruch 14A zugewandte Stirnfläche des zum Stromregelventil 13 gehörenden Regelkolbens 22 zu. Der Re gelkolben 22 wirkt als Druckwaage und dieser verschiebt sich gegen die Kraft einer Feder 23 und gegen die Kraft des in einer Kammer 24 herrschenden Auslaßdruckes nach rechts. Dabei öffnet die Stirnfläche des Regelkolbens 22 einen Ein laßkanal 25. Ein Teilstrom gelangt somit in bekannter Weise wieder auf die Zulaufseite der Pumpe.

Wesentlich für die Erfindung ist, daß der Drosselkol ben 17 nicht vom Differenzdruck des Regelkolbens 22 mit seiner Feder 23 beeinflußt wird, sondern durch den Förder strom des einen Durchbruchs 14 über den Umgehungskanal 18 verschoben wird. Durch diese Maßnahme erhält man bei klei ner Federkraft einen kontinuierlichen Verschiebeweg des Drosselkolbens 17.

Die fallende Kennlinie läßt sich durch folgende Kriterien verändern:

a) Durch eine Bohrung 26 in der Steuerplatte 8, wie strichpunktiert angedeutet, läßt sich der Beginn der Bewegung des Drosselkolbens 17 beeinflussen;
b) Steife der Feder 16;
c) Querschnitt des Umgehungskanals 18;
d) Länge und Form des Drosselkolbens 17 und der Steuerfase 19;
e) Durchmesser und Lage der Drosselbohrung 20.

Bezugszeichenliste

1 Druckraum
2 Gehäuse
3 Rotorsatz
4 Kurvenring
5 Rotor
6 Flügel
7 Steuerplatte
8 Steuerplatte
9 Saugkanal
10 Lagergehäuse
11 Gehäusedeckel
12 Antriebswelle
13 Stromregelventil
14 Durchbruch
14A Durchbruch
15 Kolbenbohrung
15A Federraum
16 Feder
17 Drosselkolben
18 Umgehungskanal
18A Kanalabschnitt
19 Fase an 17
20 Drosselkanal
21 Auslaßkanal
22 Regelkolben von 13
23 Feder von 13
24 Kammer von 13
25 Einlaßkanal
26 Bohrung in 8.

Claims

1. Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen, insbesondere Flügelzellenpumpen, mit folgenden Merkmalen:

- ein Druckraum (1) steht über eine Bohrung (15), in welcher ein Drosselkolben (17) gegen die Kraft einer Feder (16) verschiebbar ist, mit einem Auslaß kanal (21) in Verbindung;
- der Kolben steuert einen Auslaßquerschnitt (Drosselka nal 20) in Abhängigkeit vom Förderstrom;
- eine vordere Stirnfläche eines in einer Gehäusebohrung verschiebbaren, federbelasteten Regelkolbens (22) steht mit dem Druckraum in Verbindung;
- eine hintere Stirnfläche des Regelkolbens (22) ragt in eine Kammer (24), die den Auslaßdruck enthält;
- der Regelkolben (22) gibt in Abhängigkeit des auf die beiden Stirnflächen wirkenden Differenzdruckes eine Verbindung vom Druckraum zu einem Pumpeneinlaß kanal (25) frei,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- der Druckraum (1) steht im Bereich der den Drosselkol ben (17) enthaltenden Bohrung (15) über einen Umge hungskanal (18) ständig mit einem Federraum (15A) des Drosselkolbens (17) in Verbindung und
- der Drosselkolben (17) steuert den Querschnitt eines den Federraum (15A) mit dem Auslaßkanal (21) verbin denden Drosselkanals (20).

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Umgehungskanal (18) T-förmig in ein Lagergehäuse (10) eingegossen ist und der senkrecht verlaufende Kanalabschnitt (18A) zur Bohrung (15) hin offen ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß sich durch eine Boh rung (26) in der Steuerplatte (8) der Beginn der Bewegung des Drosselkolbens (17) und damit die Förderstromkennlinie beeinflussen läßt.