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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Hydraulikpumpen mit variabler
Verdrängung
und einer rotierenden Gruppe vom Axialkolbentyp, und genauer auf
eine verbesserte Ventilplatte, die in solchen Pumpen benutzt wird.
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Unter
den vom Fachmann bekannten Typen von Axialkolbenpumpen ist derjenige
Typ, bei welchem die neigbare Schrägscheibe zwei quer gegenüberliegende
Drehzapfen aufweist, die durch eine geeignete Lageranordnung relativ
zu dem Pumpengehäuse
drehbar abgestützt
sind. Eine Pumpe dieses beschriebenen Typs wird mitunter auch als
eine "Drehzapfenpumpe" bezeichnet. Der
andere in breitem Umfang kommerziell verwendete Axialkolbenpumpentyp
ist der "Typ mit
Schrägscheibe
und Wiege", der
in dem auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragenen
Patent US-A-5 590 579 illustriert und beschrieben ist. Für den Fachmann
versteht sich, dass die vorliegende Erfindung zwar in dem Zusammenhang
mit einer Drehzapfenpumpe illustriert und beschrieben werden wird,
jedoch für
einen Pumpentyp mit Schrägscheibe
und Wiege ebenso gut anwendbar ist.
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In
einer typischen Axialkolbenpumpe liegt, unabhängig davon ob sie von dem Typ
mit Drehzapfen oder mit Schrägscheibe
und Wiege ist, eine rotierende Zylindertrommel vor, der eine Mehrzahl
(typischerweise eine ungerade Anzahl) von hin und her gehenden Kolben
aufweist. Die Kolben treten mit der Nocken- oder Schrägscheibe
in Eingriff, wobei deren Position feststehend sein, jedoch typischerweise zwecks
einer Einstellung der Pumpenverlagerung variiert werden kann. Das
der Schrägscheibe
gegenüberliegende
Ende der Zylindertrommel könnte
direkt an der Rückplatte
anliegen, jedoch liegt es typischerweise gegen eine Ventilplatte
an. Die Ventilplatte bildet einen Fluideinlass und einen Fluidauslass
aus, die wiederum durch Durchlässe
in der Rückplatte
mit dem von dem Pumpengehäuse
ausgebildeten Pumpeneinlass- bzw. Pumpenauslassanschluss in Verbindung
stehen.
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Bei
früheren
Axialkolbenpumpen bildete die Ventilplatte lediglich zwei bogenförmige und
im wesentlichen identische Anschlüsse aus, wobei jeder Anschluss
durch die Dicke der Ventilplatte und durch die gesamte Umfangsausdehnung
des Anschlusses hinweg, die typischerweise etwa 150° oder 160° betragen
würde,
offen ist; siehe z.B. US-A-2 915 985. Allerdings bestanden in Ventilplatten
des in diesem Patents verwendeten Typs Zweifel bezüglich der Stärke und
Haltbarkeit der Ventilplatte angesichts der kontinuierlichen bogenförmigen Ausgestaltung
des Einlasses und Auslasses. Typischerweise würde an die Ventilplatte keine
wesentliche Klemmlast angelegt werden, weshalb das unter Druck gesetzte
Fluid in dem Hochdruckanschluss eine radiale Last an den radial
außerhalb
des Anschlusses liegenden Bereich der Ventilplatte anlegen würde, was
ein Versagen der Platte bewirken könnte.
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Die
Sorge hinsichtlich der Stärke
der Ventilplatte veranlasste die Fachleute, jeden der einzelnen bogenförmigen Anschlüsse (Einlass
oder Auslass) durch eine Reihe getrennter Anschlüsse zu ersetzen, wobei jeder
benachbarte Anschluss durch einen "Steg"-Bereich,
der typischerweise aus dem gleichen Material und der gleichen Dicke
wie der Rest der Ventilplatte besteht, voneinander getrennt wird.
Typischerweise würde
jeder Anschluss (Einlass oder Auslass) aus zwei oder drei einzelnen
und derart angeordneten Anschlüssen
bestehen, sodass eine Verbindung des Anschlusses mit einem jeweiligen
nierenförmigen
Durchlass der Zylindertrommel zur gleichen Zeit begonnen und beendet
werden würde
wie dies bei einem Anschluss der Fall wäre, der einen kontinuierlichen
Anschluss aufweist. Mit anderen Worten waren die Stegbereiche einfach
Stellen in dem Anschluss, wo der Anschluss unterbrochen wurde, und
sie wurden vorgesehen, um der Ventilplatte Festigkeit zu verleihen.
Siehe beispielsweise US-A-3 249 061.
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Auf
eine ähnliche
Weise ist in US-A-4 075 933 eine Ventilplatte mit zwei Stegbereichen
offenbart, allerdings sind hier die Anschlüsse nicht in drei getrennte
Kammern unterteilt, da die Stegbereiche unterhalb der allgemeinen
Ebene der Oberfläche
der Ventilplatte ausgespart sind. Somit liegt ein in einem Bereich
des Anschlusses bestehender Druck in sämtlichen Bereichen des Anschlusses
vor. Wiederum besteht die einzige Funktion der Stegbereiche in einer
Stärkung
der Ventilplatte.
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Über die
Jahre hinweg modifizierten die Fachleute die Einlass- und Auslassanschlüsse der Ventilplatte
auf unterschiedliche Weisen, wobei typischerweise versucht wurde,
die Ventiltaktung derart zu optimieren, dass die von der Pumpe erzeugten Geräusche reduziert
wurden. Wie hier verwendet bezieht sich der Begriff "Ventiltaktung" auf die Beziehung
jedes Kolbens in der Zylindertrommel und seines zugeordneten nierenförmiger Durchlasses
(und wenn eine Expansion und Kontraktion auftritt) relativ zu dem
Beginn und Ende der Kommunikation des nierenförmigen Zylinderdurchlasses
mit den Einlass- und Auslassanschlüssen in der Ventilplatte.
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Ein
weiteres wichtiges Leistungskriterium von Axialkolbenpumpen besteht
in den Schrägscheibenmomenten,
d.h. den auf die Schrägscheibe
einwirkenden Kräften,
welche dazu tendieren, die Schrägscheibe
zurück
zu ihrer Neutralstellung hin (Null Verlagerung) oder weg von dieser
Stellung vorzuspannen. Schrägscheibenmomente
stellen eine besonders schwerwiegende Angelegenheit im Falle manuell
gesteuerter Axialkolbenpumpen dar, d.h. bei solchen Stellen, wo
die Schrägscheibenposition
von dem Anwender manuell z.B. mittels der Bewegung eines außerhalb
der Pumpe angeordneten Griffs bzw. Steuerhebels ausgewählt wird,
welcher derart mit der Schrägscheibe
verbunden ist, dass die Bewegung des Griffs die Schrägscheibe
direkt und mechanisch bewegt. Typischerweise umfasst der außerhalb der
Pumpe angeordnete Steuerhebel eine Vorspannfeder, welche die Tendenz
erzeugt, den Hebel zurück zu
der Neutralstellung hin vorzuspannen, wobei die Kraft der Vorspannfeder
normalerweise so ausgewählt
wird, dass sie die "im
schlimmsten Fall auftretenden" Momente
an der Schrägscheibe
kompensiert. Somit besteht die Absicht darin, dass die von dem Anwender
auszuübende
Kraft stets in der gleichen Richtung wirkt, d.h. dass die Federkraft
groß genug
ist, damit der Anwender den Hebel unter einer bestimmten Betriebsbedingung
zur Bewerkstelligung einer spezifischen Pumpenverdrängung vorschieben und
ihn unter einer anderen Betriebsbedingung zurückziehen muss, um die gleiche
Pumpenverdrängung
zu erreichen.
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Für den Fachmann
versteht sich, dass Kräfte auf
die Schrägscheibe
einwirken, die durch die unter Druck gesetzten Kolben erzeugt werden,
und dass diese Kräfte
eine resultierende Kraft auf die Schrägscheibe erzeugen. Die Größe der sich
ergebenden Kraft und ihr Abstand von der Schwenkachse der Schrägscheibe
bestimmen die auf die Schrägscheibe einwirkenden
Momente sowie wiederum das Kraftausmaß und die Kraftrichtung, das/die
von dem Anwender zur Bewegung der Schrägscheibe ausgeübt werden muss,
um die Pumpenverdrängung
zu verändern
oder die Schrägscheibe
sogar nur in ihrer derzeitigen Position zu halten. Wenn die Schrägscheibe, was
nachfolgend ausführlicher
illustriert werden wird, in einer (wie in 1 dargestellten) "Vorwärts"-Richtung angeordnet
ist, wobei die unter der Schwenkachse befindliche resultierende
Kraft (ein "positives" Moment) die Tendenz
hat, dass die Schrägscheibe zurück zu der
Neutralstellung getrieben wird, während wenn die sich ergebende
Kraft über
der Schwenkachse vorliegt (ein "negatives" Moment) dazu tendiert,
dass die Schrägscheibe
zu einer Stellung größerer Verlagerung
getrieben wird.
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Ebenfalls
versteht sich im Allgemeinen für den
Fachmann, dass eine Ventilplattentaktung eine Auswirkung auf die
Stelle der sich ergebenden Kraft ergeben würde. Allerdings hat eine Veränderung
der Ventilplattentaktung als eine Möglichkeit des Versuchs der
Reduktion der Schrägscheibenmomente denjenigen
Nachteil, dass in einer bestimmten Anwendung die zur Reduzierung
der Schrägscheibenmomente
erforderliche Veränderung
der Ventiltaktung zu einem geräuschvolleren
Pumpenbetrieb oder zu einem Pumpenbetrieb mit einer in derjenigen
Hinsicht verringerten Effizienz führen kann, dass eine Leckage
zwischen den Anschlüssen
möglich
ist, was dem Fachmann wohlbekannt ist.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Dementsprechend
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
einer verbesserten Axialkolbenpumpe, welche die durch Schrägscheibenmomente
verursachte Anwendersteuerkräfte
verringern kann.
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Eine
spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der
Bereitstellung einer derartigen verbesserten Axialkolbenpumpe sowie
einer verbesserten Ventilplatte, wobei die Steuerkräfte ohne Veränderungen
der Ventilplattentaktung verringert werden können.
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Eine
diesbezügliche
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer derartigen verbesserten Axialkolbenpumpe sowie einer verbesserten
Ventilplatte, wobei die Variation der Schrägscheibenmomente bei Veränderungen
im Systemdruck wesentlich reduziert werden kann.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer derartigen verbesserten Axialkolbenpumpe, bei welcher der Entwurf
der Ventilplatte derart modifiziert werden kann, dass entweder positive
oder negative Schrägscheibenmomente
bereitgestellt werden, oder dass die Schrägscheibenmomente je nach Wahl
des Designers erhöht
oder verringert werden können.
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Die
obigen und weitere Aufgaben der Erfindung werden durch die Bereitstellung
einer hydraulischen Einheit gemäß den Ansprüchen 1 und
4 gelöst.
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Gemäß eines
spezifischeren Aspekts der Erfindung hat der erste Stegbereich einen
nominellen Querschnitt und eine nominelle Strömungsbeschränkung, der/die mittels einer
Ausnehmung des Stegbereichs an der Ventilfläche verringert ist/sind, während jedoch
der zweite Stegbereich über
einen nominellen Querschnitt und eine nominelle Strömungsbeschränkung verfügt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein axialer Querschnitt einer Axialkolbenpumpe von demjenigen Typ,
mit dem die vorliegende Erfindung verwendet werden kann.
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2 ist
eine Draufsicht von vorne (in 1 von links)
einer typischen Ventilplatte vom Stand der Technik und von demjenigen
Typ, der in der Axialkolbenpumpe von 1 verwendet
wird.
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3 ist
eine vordere Draufsicht auf eine Ausführungsform der Ventilplatte
der vorliegenden Erfindung, die in einem kleineren Maßstab als
in 2 gezeigt ist und eine grafische Darstellung der Beziehung
von Druck und Verlagerung beinhaltet.
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4 ist
ein vergrößerter fragmentarischer Querschnitt
in Querrichtung durch die Ventilplatte entlang der Linie 4-4 von 3.
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5 ist
ein Graph der Schrägscheibenmomente
gegenüber
des Pumpendurchflusses bei mehreren unterschiedlichen Druckpegeln
für die
Ventilplatte vom Stand der Technik.
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6 ist
ein Graph der Schrägscheibenmomente
gegenüber
des Pumpendurchflusses bei mehreren unterschiedlichen Druckpegeln
für die
Ventilplatte der vorliegenden Erfindung.
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7 ist
eine vordere Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der Ventilplatte
der vorliegenden Erfindung und im gleichen Maßstab wie in 3, die
ebenfalls eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen Druck
und Verdrängung
ist.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Nun
auf die Zeichnungen Bezug nehmend, welche die Erfindung nicht einzugrenzen
beabsichtigen, illustriert 1 einen
Axialschnitt einer Axialkolbenpumpe vom "Drehzapfen"-Typ, obwohl wie im Abschnitt " Hintergrund der
Erfindung" beschrieben
sich die vorliegende Erfindung gleichermaßen für eine Verwendung mit einer
Axialkolbenpumpe vom Typ mit Schrägscheibe und Wiege eignet.
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Die
im allgemeinen mit 11 gekennzeichnete Axialkolbenpumpe
beinhaltet ein Hauptpumpengehäuse 13,
in dem sich eine Pumpenkammer 15 befindet. Innerhalb der
Pumpenkammer 15 ist eine allgemein mit 17 bezeichnete
rotierende Gruppe (pumpendes Element) angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform
umfasst die rotierende Gruppe 17 eine drehbare Zylindertrommel 19,
die eine Mehrzahl von Zylindern 21 ausbildet (und von welchen
in 1 nur ein Zylinder dargestellt ist). Innerhalb
jedes Zylinders 21 ist ein Kolben 23 vorgesehen,
der innerhalb des Zylinders 21 hin und her läuft, um
daraus Fluid auf eine dem Fachmann wohlbekannte Weise immer dann
zu pumpen, wenn sich die Zylindertrommel 19 dreht und sich
die Pumpe bei einer gewissen von Null unterscheidenden Verlagerung
befindet.
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Die
rotierende Gruppe 17 nimmt Eingangsdrehmoment von einer
Antriebswelle 25 auf, die sich im wesentlichen durch die
gesamte axiale Länge
der Pumpe erstreckt. Die Antriebswelle 25 umfasst einen Satz
Außenkeilzähne 27,
die mit einem von der Zylindertrommel 19 ausgebildeten
Satz Innenkeilzähne 29 in
Eingriff stehen, sodass eine Drehung der Antriebswelle 25 zu
einer Drehung der Trommel 19 führt.
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Jeder
Kolben 23 wird mittels eines Gleitbauteils 31 gegen
eine quer verlaufende Oberfläche
einer Schrägscheibe 33 gedrückt, wenn
sich die Zylindertrommel 19 relativ zu der in Drehrichtung
feststehenden Schrägscheibe 33 dreht.
Obwohl sich die Schrägscheibe 33 nicht
um die Drehachse der Antriebswelle 25 herum dreht, ist
es für
den Fachmann wohlbekannt, dass sich die Schrägscheibe 33 um eine
(hier nicht dargestellte) quer liegende Schwenkachse neigt oder
schwenkt. Für
den Fachmann versteht sich, dass mit Bezügen auf "Schrägscheibenmomente" die auf die Schrägscheibe 33 einwirkenden
Momente gemeint sind, welche die Tendenz haben, dass sich die Schrägscheibe
entweder zu ihrer Neutralstellung (Null Verlagerung), die in 1 senkrecht
läge, hin
oder zu einer Stellung größerer Verlagerung
hin bewegt.
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Ebenfalls
umfasst die Pumpe 11 eine Endkappe 35, die typischerweise
einen (in 1 nicht dargestellten) Pumpenein-
und Pumpenauslassanschluss ausbildet. Axial zwischen einer hinteren Oberfläche der
Zylindertrommel 19 und einer vorderen Oberfläche der
Endkappe 35 angeordnet befindet sich eine Ventilplatte 37,
wobei 2 eine Draufsicht (in 1 von rechts)
einer Ventilplatte 37"vom Stand
der Technik" illustriert.
Die Ventilplatte 37 hat eine vordere Oberfläche 39,
die eine "Ventilfläche" aufweist, d.h. eine
Oberfläche,
an der die Interaktion zwischen einem nierenförmigen Durchlass 40 jedes Zylinders 21 und
den Einlass- und Auslassanschlüssen
der Ventilplatte 37 auftritt.
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Für die Zwecke
der nachfolgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass sich
der die Zylindertrommel 19 in 2 im Uhrzeigersinn
dreht, sodass die linke Seite der Ventilplatte 37 einen
allgemein mit 41 gekennzeichneten Einlass-(Ansaug)-Bereich
aufweist, während
die rechte Seite der Ventilplatte 37 einen allgemein mit 43 gekennzeichneten Auslass-(Druck)-Bereich
aufweist.
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Wie
im Abschnitt "Hintergrund
der Erfindung" beschrieben
wurde wird zur Aufrechterhaltung einer ausreichenden Steifheit und
Festigkeit der Ventilplatte 37 die Praxis des Bereitstellens
eines kontinuierlichen bogenförmigen
Einlassanschlusses und eines kontinuierlichen bogenförmigen Auslassanschlusses nicht
fortgeführt.
Stattdessen, jedoch lediglich beispielhaft und in einem nicht begrenzten
Sinn, umfasst die Ventilplatte 37 drei Einlassanschlüsse 41a, 41b und 41c,
die in derjenigen Reihenfolge bezeichnet sind, mit der sie mit jedem
einzelnen nierenförmigen Zylinderdurchlass
kommunizieren. Ähnlich
dazu weist die Ventilplatte 37 drei Aulassanschlüsse 43a, 43b und 43c auf.
Wiederum sind die Anschlüsse
in derjenigen Reihenfolge bezeichnet, mit der sie mit jedem einzelnen
nierenförmigen
Zylinderdurchlass kommunizieren.
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Die
Einlassanschlüsse 41a und 41b werden durch
einen Stegbereich 45a voneinander getrennt und die Einlassanschlüsse 41b und 41c werden durch
einen Stegbereich 45b voneinander getrennt. Ähnlich dazu
werden die Aulassanschlüsse 43a und 43b durch
einen Stegbereich 47a voneinander getrennt, während die
Auslassanschlüsse 43b und 43c durch
einen Stegbereich 47b voneinander getrennt werden. Typischerweise
würde die
Ventilplatte 37 durch ein Stanzverfahren ausgebildet werden,
bei dem die Einlassanschlüsse 41a, 41b und 41c,
die Auslassanschlüsse 43a, 43b und 43c,
sowie eine zentrale Öffnung 49 durch
Stanzen oder feines Ausschneiden ausgeformt werden würde. Somit
würden die
Stegbereiche 45a, 45b, 47a und 47b typischerweise
Bereiche der Ventilplatte aufweisen, in denen kein Anschluss bzw.
keine Öffnung
ausgebildet ist, und daher würden
die Stegbereiche typischerweise aus dem gleichen Material und der
gleichen Dicke wie der Rest der Ventilplatte 37 bestehen.
Für den Fachmann
versteht sich, das für
jede gegebene Pumpenkonfiguration die Stegbereiche 45a, 45b, 47a und 47b"vom Stand der
Technik" einen bestimmten
nominellen Querschnitt aufweisen und eine bestimmte nominelle Strömungsbeschränkung darstellen,
wenn jeder der Zylinderdurchlässe 40 über den Einlassbereich 41 und
anschließend über den
Auslassbereich 43 läuft.
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Nun
hauptsächlich
auf die 3 und 4 Bezug
nehmend besteht ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung
in der Erkenntnis, dass durch eine Modifizierung des Querschnitts
und/oder der Strömungsbeschränkung des
Stegbereichs, der zu einem nachlaufenden Ende des Fluidauslasses 43 hin
angeordnet ist, die während
der Drehung des Zylinderblocks 19 auf die Schrägscheibe 33 einwirkenden
Momente reduziert werden könnten.
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In
den 3 und 4 tragen gleiche Elemente gleiche
Bezugszeichen, während
neue oder wesentlich modifizierte Elemente Bezugszeichen über "50" tragen. Die 3 und 4 illustrieren eine
gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellte Ventilplatte 51, wobei die Ventilplatte 51 die
Einlassanschlüsse 41a, 41b und 41c und
weiterhin die Auslassanschlüsse 43a, 43b und 43c ausbildet.
Zusätzlich
legt die Ventilplatte 51 die Stegbereiche 45a und 47a fest,
wobei jeder Stegbereich den gleichen nominellen Querschnitt und
die gleiche nominelle Strömungsbeschränkung wie
die Ventilplatte 37 "vom Stand
der Technik" hat.
Schließlich
bildet die Ventilplatte 51 die gleiche zentrale Öffnung 49 wie
in 2 aus.
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Es
wird davon gesprochen, dass die Stegbereiche 45a und 47a im
allgemeinen zu einem vorlaufenden Ende des Fluidein- bzw. Fluidauslasses
hin angeordnet sind, da dann wenn jeder nierenförmige Zylinderdurchlass 40 die
Ventilplatte 51 überquert (wobei
immer noch von einer Drehung des Mantels 19 im Uhrzeigersinn
ausgegangen wird), der einzelne nierenförmige Zylinderdurchlass 40 zuerst über den
Einlassanschluss 41a und danach über den Stegbereich 45a an
der Einlassseite läuft,
und später über den
Auslassanschluss 43a und danach über den Stegbereich 47a an
der Auslassseite läuft.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung liegt zu dem nachlaufenden Ende des Fluideinlasses hin
angeordnet, d.h. zwischen den Einlassanschlüssen 41b und 41c,
ein modifizierter Stegbereich 53 vor. Ähnlich dazu ist ein modifizierter
Stegbereich 55 zu dem nachlaufenden Ende des Fluidauslasses
hin angeordnet, d.h. zwischen dem Auslassanschluss 43b und
dem Auslassanschluss 43c. In der vorliegenden Ausführungsform
unterscheiden sich die modifizierten Stegbereiche 53 und 55 von
den Stegbereichen 45b und 47b" vom Stand der Technik" dadurch, dass eine
Ausnehmung bzw. ein ausgenommener Bereich 57 ausgebildet
ist (siehe 4). Für den Fachmann versteht sich,
dass das Vorliegen der Ausnehmung 57 die Querschnittsfläche (oder
genauer das Querschnittsvolumen) der Stegbereiche 53 und 55 sowie die
Strömungsbeschränkung der
Stegbereiche 53 und 55 modifiziert. Es versteht
sich, dass beide Stegbereiche 53 und 55 so modifiziert
werden, dass die Pumpe bidirektional betrieben werden kann. Wenn mit
anderen Worten die Schrägscheibe 33 in
der entgegengesetzten Richtung verlagert wird, wird der Bereich 43 der
Einlass und der Bereich 41 der Auslass werden, wobei in
diesem Fall der Stegbereich 53 denjenigen Stegbereich aufweist,
der zu dem nachlaufenden Ende des Fluidauslasses hin angeordnet ist.
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Nun
hauptsächlich
auf die 5 und 6 Bezug
nehmend werden einige Vorteile der vorliegenden Erfindung ausführlicher
beschrieben werden. Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl in der 5 wie
in der 6 die Graphen auf der identischen Pumpe basieren,
die mit einer Eingangsdrehzahl von 2400 U/min betrieben wird, was
mitunter auch als "hoher
Leerlauf" bezeichnet
wird und eine typische Betriebsbedingung darstellt. Die Durchflussrate
erhöhte
sich von Null auf etwa 1,58 L/S (25 g.p.m), indem der Schrägscheibenwinkel
einfach vergrößert wurde,
wobei die Tests mit 6895, 20.684 und 34.474 kPa (1000, 3000 und
5000 psi) betrieben wurden. In 5 reichen
die Pumpen-Schrägscheiben-Momente von eriva –13,6 Nm
(10 lb-Fuß)
zu etwa +17,6 Nm (13 lb-Fuß),
was den Bedarf nach einer Federkraft von mindestens etwa 44,5 N
(10 lb) nahe legen würde,
so dass der Anwender stets eine positive Kraft "fühlt". Somit müsste der
Anwender zu bestimmten Zeitpunkten eine Kraft von etwa 102 N (23
lb) aufbringen, um den Steuerhebel zu bewegen oder gerade in seiner
Position zu halten.
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Mit
der vorliegenden Erfindung und wie in 6 ersichtlich
reichen die Pumpen-Schrägscheiben-Momente von etwa –16,3 Nm
(12 lb-Fuß)
bis zu etwa +5,4 Nm (4 lb-Fuß),
was wiederum den Bedarf nach einer Federkraft von etwa 44,5 oder
53,4 N (10 oder 12 lb) nahe legen würde, damit der Anwender stets
eine positive Kraft "fühlt". In 6 bestünde das Ergebnis
darin, dass der Anwender niemals eine Kraft von mehr als etwa 62,3
oder 71,2 N (14 oder 16 lb) aufbringen müsste, während ohne die Erfindung 102
N (23 lb) notwendig wären.
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Somit
ermöglicht
es die vorliegende Erfindung, dass die Pumpen-Schrägscheiben-Momente in
einem engeren Bereich bleiben, wodurch der Entwurf des Steuerhebels
usw. vereinfacht wird und zu einer wesentlich verringerten Anstrengung
seitens des Anwenders führen
kann.
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Nun
hauptsächlich
auf 7 Bezug nehmend ist eine alternative Ausführungsform
der Erfindung illustriert, bei der gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen
tragen (bezogen auf die Ventilplatte vom Stand der Technik aus 2),
und bei der neue oder wesentlich modifizierte Elemente mit Bezugszeichen
versehen sind, die "60" übersteigen. In 7 liegt
eine Ventilplatte 61 vor, welche die Einlassanschlüsse 41a, 41b und 41c sowie
die Auslassanschlüsse 43a, 43b und 43c ausbildet.
In der Ausführungsform
von 7 werden die Einlassanschlüsse 41b und 41c durch
den Stegbereich 45b voneinander getrennt und die Auslassanschlüsse 43b und 43c werden
wie bei der Ausführungsform
von 2 durch die Stegbereiche 47b voneinander
getrennt. Allerdings verfügt
gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung die Ventilplatte 61 über modifizierte
Stegbereiche 63 und 65, die auch wie in 4 dargestellt konfiguriert
sein können.
Der Stegbereich 63 trennt die Einlassanschlüsse 41a und 41b voneinander
ab, während
der Stegbereich 65 die Auslassanschlüsse 43a und 43b voneinander
trennt.
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Wie
am besten durch einen Vergleich der 7 mit 3 ersichtlich
und im einzelnen auf die Beziehung von Druck und Verlagerung an
der rechten Seite dieser Figuren Bezug nehmend wurde der höhere Druck
in der Version von 3 in dem Bereich des "regulären" bzw. nicht modifizieren
Stegbereichs 47a erzeugt, während in dem Bereich des Stegbereichs 55 allerdings
ein niedrigerer Druck generiert wurde. Somit wird gemutmaßt, dass
der niedrigere Druck in dem Bereich des Stegbereichs 55 dazu
führte,
dass sich die resultierende Kraft näher an die Schwenkachse heran
bewegte, wodurch das gesamte Schrägscheibenmoment reduziert wurde.
In der Version von 7 liegt der höhere Druck
nun in dem Bereich des nicht modifizieren Stegbereichs 47b,
während
sich der niedrigere Druck in dem Bereich des modifizierten Stegbereichs 65 befindet,
so dass sich die resultierende Kraft relativ zu der Schwenkachse "nach unten" bewegt. Diese Modifikation
wäre im
Falle eines Pumpenentwurfs nützlich, der
dazu tendiert, ziemlich große
negative Schrägscheibenmomente
aufzuweisen, die eine resultierende Kraft über der Schwenkachse anzeigt,
und die Ventilplatte 61 würde derartige Momente erhöhen.
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Daher
stellt die vorliegende Erfindung eine Anordnung zum Modifizieren
der Ventilplatte auf eine solche Weise bereit, dass der Designer
die Schrägscheibenmomente
innerhalb vernünftiger
Grenzen effektiv "zuschneiden" kann, um verbesserte,
von dem Anwender aufzubringende Steuerkräfte zu ermöglichen.
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Die
Erfindung ist in der obigen Beschreibung ausführlich erörtert worden und es wird davon
ausgegangen, dass sich für
den Fachmann daraus verschiedene Abänderungen und Modifizierungen
der Erfindung ergeben. Es ist beabsichtigt, dass sämtliche
derartigen Abänderungen
und Modifizierungen in die Erfindung eingeschlossen werden, sofern
sie in den Rahmen der beiliegenden Ansprüche fallen.