EP1318304A2

EP1318304A2 - Flügelzellenpumpe

Info

Publication number: EP1318304A2
Application number: EP02026051A
Authority: EP
Inventors: Johann Merz
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2003-06-11
Anticipated expiration: 2022-11-22
Also published as: EP1318304B1; EP1318304A3; DE50213284D1; DE10160286A1

Abstract

Eine Flügelzellenpumpe, zum Erzeugen eines Druckmittelstromes zu einem Verbraucher weist folgende Merkmale auf: eine Pumpensaugseite, die von einem Sauganschluß mit einem Druckmittel versorgbar ist und eine Pumpendruckseite, die mittels einer Hauptdruckleitung mit dem Verbraucher verbindbar ist; ein Pumpengehäuse in dem ein Kurvenring gehalten und eine Antriebswelle mit einem Rotor gelagert ist, wobei der Rotor Schlitze aufweist in denen Flügel verschiebbar geführt sind; einen Hinterflügelölkanal, der über Bohrungen und Nuten mit der Pumpendruckseite verbunden ist und die innenliegenden Stirnflächen der Flügel mit einem Betriebsdruck beaufschlagt; und Arbeitskammern, die je eine Saugzone mit einer Einlaßkammer und eine Druckzone mit einer Auslaßkammer aufweisen, wobei die Druckmittelströme aus den Arbeitskammern in einen Drucksammelraum führbar sind. Der Druckmittelstrom aus einer ersten Auslaßkammer (13) ist dabei mittels einem Abschaltventil (18) derart steuerbar, daß der Druckmittelstrom bei niedrigen Pumpendrehzahlen dem Drucksammelraum (15) und bei höheren Pumpendrehzahlen kurzschließbar bzw. direkt der Pumpensaugseite (1) zuführbar ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpen zum Erzeugen eines Druckmittelstromes zu einem Verbraucher gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine gattungsgemäße Flügelzellenpumpe ist aus der DE 41 36 150 A1 bekannt.

Die gattungsgemäße Flügelzellenpumpe weist in einem Pumpengehäuse einen drehfest gelagerten Kurvenring auf. Im Inneren des Kurvenrings ist ein Rotor angeordnet, der mehrere Schlitze aufweist, die im wesentlichen radial nach außen gerichtet sind. In den Schlitzen sind Flügel beweglich geführt deren Bewegung, bei einer Drehung des Rotors, durch die Innenkontur des Kurvenrings gesteuert wird. Zwischen dem Kurvenring, dem Rotor und den Stirnseiten von seitlich anliegenden Gehäuseteilen sind Arbeitskammern gebildet. Die Arbeitskammern weisen dabei je eine Saug- und Druckzone auf. In jeder der beiden Saugzonen ist eine Einlaßkammer und in jeder der beiden Druckkammern eine Auslaßkammer angeordnet. Durch ein, mit drei Steuerkantenpaaren ausgestattetes Stromregelventil werden die beiden Druckmittelströme aus den beiden Auslaßkammern bei niedrigen Pumpendrehzahlen parallel und bei höheren Pumpendrehzahlen in Serie geschaltet.

Die aus der DE 41 36 150 A1 bekannte Pumpe wird beispielsweise für eine Hilfskraftlenkung eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Um die sehr unterschiedlichen Drehzahlen des Antriebsmotors an den Druckmittelbedarf des Verbrauchers anzupassen, werden derartige Flügelzellenpumpen mit einem Stromregelventil ausgestattet. Dadurch soll erreicht werden, daß der Flüssigkeitsstrom zur Hilfkraftanlage bei einer hohen Pumpendrehzahl dem Flüssigkeitstrom bei einer niedrigen Pumpendrehzahl entspricht.

Da die Leerlaufzahlen eines Fahrzeugmotors sehr niedrig liegen, muß das Verdrängungsvolumen der Flügelzellenpumpe entsprechend groß gewählt werden, um den Mindeststrombedarf des Verbrauchers sicherzustellen. Die Folge davon ist, daß bei hohen Motordrehzahlen ein entsprechend hoher Förderstrom ungenützt umgewälzt wird, was den Gesamtwirkungsgrad der Anlage verschlechtert.

Die gattungsgemäße Schrift beschreibt hierzu eine Flügelzellenpumpe bei der die Druckmittelströme aus den beiden Auslaßkammern bei hohen Drehzahlen in Serie geschaltet werden. In nachteilhafter Weise ist der Aufbau der Flügelzellenpumpe mit dem speziellen Stromregelventil relativ aufwendig. Darüber hinaus wird eine Betätigung des Stromregelventils erst erreicht, wenn ein entsprechender Widerstand an der Drosselstelle anliegt. In nachteilhafter Weise muß hierzu ein hoher Volumenstrom gefördert werden, der entsprechend Leistung erfordert und eine nicht erwünschte Wärmeentwicklung verursacht.

Eine vorteilhafte Leistungsregelung und eine genaue Volumenstromregelung ist mit der 'gattungsgemäßen Schrift nicht möglich.

Aus dem weiteren Stand der Technik sind zweiflügelige Flügelzellenpumpen bekannt, die meistens nicht geregelt sind oder eine Bypassregelung aufweisen. Es sind auch Flügelzellenpumpen bekannt, bei denen eine Flügelseite kurzgeschlossen ist. Der Wirkungsgrad dieser Flügelzellenpumpen ist jedoch geringer und die Volumenstromregelung zu einem Verbraucher noch ungenauer, als bei der gattungsgemäßen Flügelzellenpumpe, die hierfür bereits Verbesserungen vorgeschlagen hat.

Die bekannten Flügelzellenpumpen fördern zumeist ein hohes Volumen, das gegen eine Drossel bzw. gegen einen Widerstand geführt wird und gegebenenfalls durch ein Stromregelventil und eine Bypassleitung rückführbar ist. Die Verluste gehen dabei unmittelbar in Temperatur über und erwärmen den Druckmittelkreislauf deutlich. Dies macht den Einsatz von entsprechenden Kühlern notwendig, deren Größe proportional mit den Drükken ansteigt. Da insbesondere im Automobilbereich immer mehr hydraulische Leistung erforderlich ist, steigen die aus den bisher bekannten Flügelzellenpumpen resultierenden Leistungsverluste, die sich direkt im Kraftstoffverbrauch niederschlagen, deutlich an.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellenpumpe zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik löst, insbesondere den Wirkunsgrad bei höheren Drehzahlen deutlich verbessert und bei einer kostengünstigen, kompakten Bauform eine selbständige Leistungsregelung und eine genaue Volumenstromregelung zu einem Verbraucher ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Dadurch, daß der Druckmittelstrom aus einer ersten Auslaßkammer bei höheren Pumpendrehzahlen kurzschließbar bzw. direkt der Pumpensaugseite zuführbar ist, wird eine vorteilhafte Leistungsregelung erzielt. Das an eine Drosselstelle zu einem Verbraucher geförderte Volumen des Druckmittelstromes wird durch die direkte Rückführung des Druckmittelstromes aus der ersten Auslaßkammer deutlich reduziert, so daß die Leistungsverluste minimiert werden. In vorteilhafter Weise reduziert sich somit auch die Wärmeentwicklung.

Das Abschaltventil optimiert den Wirkungsgrad der Flügelzellenpumpe und ermöglicht eine kompakte und kostengünstige Bauweise.

Von Vorteil ist es, wenn ein Kolben des Abschaltventils in Abhängigkeit der Pumpendrehzahl steuerbar ist, wobei der Kolben des Abschaltventils an einer ersten Kolbenseite an die Pumpendruckseite und an der entgegengesetzen, zweiten Kolbenseite an dem Hinterflügelölkanal angeschlossen ist.

Dadurch, daß der Kolben des Abschaltventils in Abhängigkeit der Pumpendrehzahl steuerbar ist, ist ein druckunabhängiges Umschalten möglich. Dies führt zu deutlichen Leistungseinsparungen. Die Drehzahlabhängigkeit der Steuerung des Kolbens macht es möglich, daß der Druckmittelstrom aus der ersten Arbeitskammer gesteuert werden kann, ohne daß hierfür, mit Leistungsverlusten versehene Drücke aufgebaut werden müssen.

In einfacher Weise wird das druckunabhängige Umschalten durch die beidseitige Druckbeaufschlagung des Kolbens erreicht. Die Drehzahlabhängigkeit wird dadurch erreicht, daß die zweite Kolbenseite an dem Hinterflügelölkanal angeschlossen ist. In dem Hinterflügelölkanal hat das Druckmittel sowohl den Betriebsdruck, d.h. den Druck auf der Pumpendruckseite als auch, bei steigender Pumpendrehzahl, einen überlagerten Staudruck.

Der Betriebsdruck des Hinterflügelölkanal resultiert in bekannter Weise aus der Verbindung des Hinterflügelölkanals über Bohrungen und Nuten mit der Pumpendruckseite. Der bei steigender Drehzahl auftretende Staudruck resultiert aus der Bewegung der Flügel in den Schlitzen des Rotors. Dabei wird eine Art Hinterflügelpumpe gebildet, wobei der Staudruck bei steigender Pumpendrehzahl proportional ansteigt.

Die Hinterflügelpumpe entsteht dadurch, daß die Flügel im Bereich der Einlaßkammern aus Sicht des Hinterflüglölkanals nach außen wandern und somit Druckmittel aus dem Drucksammelraum bzw. der Pumpendruckseite ansaugen. Dieses Druckmittel wird im Bereich der Auslaßkammern wieder aus den Schlitzen ausgeschoben. Die Fördermenge ist definiert mit Flügelstirnfläche mal Hub und ist drehzahl-proportional. Es handelt sich dabei um eine kleine Ölmenge.

Zur Erhöhung des Drucks im Hinterflügelölkanal können außerdem Drosselstellen vorgesehen sein.

In nicht naheliegender Weise hat der Erfinder erkannt, daß die Drehzahlabhängigkeit des Staudrucks im Hinterflügelbereich zur Steuerung des Abschaltventiles verwendet werden kann und somit eine besonders vorteilhafte Leistungsregelung und eine genaue Volumenstromregelung zu einem Verbraucher möglich ist.

Von Vorteil ist es, wenn das Anschaltventil eine Feder aufweist, die dem Druck des Hinterflügelölkanals entgegenwirkt.

Durch die Feder ist in vorteilhafter Weise eine erste Schaltstellung des Abschaltventiles gewährleistet, in der der Druckmittelstrom aus der ersten Auslaßkammer über ein Rückschlagventil dem Drucksammelraum zuführbar ist. Die erste Schaltstellung des Abschaltventiles liegt bei niedrigen Pumpendrehzahlen an. In vorteilhafter Weise ist die Feder als Druckfeder ausgebildet und an der mit der Pumpendruckseite verbundenen ersten Kolbenseite angeordnet.

Von Vorteil ist es, wenn sich der Kolben bei steigender Pumpendrehzahl durch den steigenden Druck des Hinterflügelölkanals in Richtung der Feder derart verschiebt, daß sich eine Abschaltsteuerkante öffnet, die ein Abfließen des Druckmittelstromes aus der ersten Auslaßkammer zu der Pumpensaugseite ermöglicht.

Eine derartige Ausgestaltung läßt sich in einfacher, kostengünstiger und kompakter Bauform realisieren. Das Abschaltventil hat somit im wesentlichen zwei Schaltstellungen. In der ersten Schaltstellung, in der die Feder gestreckt ist, wird der Druckmittelstrom aus der ersten Auslaßkammer zur Pumpendruckseite bzw. in den Drucksammelraum gefördert. Bei steigender Drehzahl wird die der Feder entgegengesetzte, zweite Kolbenseite, die an den Hinterflügelölkanal angeschlossen ist, durch den drehzahlabhängig proportional ansteigenden Druck beaufschlagt. Dieser Druck verschiebt den Kolben bei steigender Drehzahl in Federrichtung und öffnet somit eine Ablaßsteuerkante, die ein druckloses Abfließen des Druckmittels der ersten Auslaßkammer zur Pumpensaugseite ermöglicht. In vorteilhafter Weise wird der Druckmittelstrom somit auf kürzestem Weg zur Pumpensaugseite zurückgeführt.

Von Vorteil ist es, wenn der kurzgeschlossene Druckmittelstrom aus der ersten Auslasskammer mittels einer, als Injektor ausgebildeten Verschneidung, in den Druckmittelstrom des Sauganschlusses einspritzbar ist.

Die Energie, die der kurzgeschlossene bzw. rückgeführte Druckmittelstrom mit sich bringt, kann somit zum Aufladen des aus dem Sauganschluß kommenden Druckmittelstromes verwendet werden. Der aus dem Sauganschluß und der Verschneidung gebildete Injektor bewirkt somit, daß der rückgeführte Druckmittelstrom optimal der Pumpensaugseite zugeführt wird, ohne daß der Druckmittelzufluß von außen behindert wird. Daraus ergeben sich weitere, energetische Vorteile für die Flügelzellenpumpe.

In einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß das Abschaltventil in einem Pumpendeckel integriert ist.

In Versuchen hat sich herausgestellt, daß sich somit eine besonders einfache und kompakte Bauform erzielen läßt. Darüber hinaus können die bereits in diesem Bereich vorhandenen Kanäle und Bohrungen zum Anschluß des Abschaltventiles verwendet werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bekannte und günstige Serienbauteile verwendet werden können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1: einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe; und
Fig. 2: ein hydraulisches Schaubild der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe.

Der Aufbau einer Flügelzellenpumpe ist grundsätzlich, beispielsweise aus der DE 41 36 150 A1, bekannt. Nachfolgend werden deshalb nur die für die Erfindung notwendigen Merkmale näher beschrieben.

Die Flügelzellenpumpe weist eine Pumpensaugseite 1 mit einem Sauganschluß 2 und eine Pumpendruckseite 3, die zu einem nicht näher dargestellten Verbraucher führt, auf. In besonderer Weise eignet sich die Flügelzellenpumpe zur Versorgung einer Hilfskraftlenkung eines Kraftfahrzeuges. In einem Pumpengehäuse 4 ist eine Antriebswelle 5 gelagert, die mit einem auf ihr befindlichem Rotor 6 verbunden ist. Der Rotor 6 weist radial angeordnete Schlitze 7 auf, in denen Flügel 8 verschiebbar geführt sind. Hierbei können beispielsweise zehn Flügel 8 vorgesehen sein.

Die Flügel 8 bzw. der Rotor 6 werden von einem Kurvenring 9, der verdrehsicher mit dem Pumpengehäuse 4 verbunden ist, umschlossen. Zwischen der zylindrischen Umfassungsfläche des Rotors 6 und der ellipsenartigen Bohrung des Kurvenringes 9 befinden sich die beiden Arbeitskammern 10. Die Arbeitskammern 10 sind dabei im allgemeinen sichelförmig ausgestaltet. Das Fördervolumen ergibt sich aus dem größtmöglichen Sichelsegment zwischen zwei Flügeln 8 und der Breite des Rotors 6 bzw. der Flügel 8.

Eine schematische Darstellung der Arbeitskammern 10 ist in Fig. 2 dargestellt. Daraus ergibt sich, daß jede Arbeitskammer 10 je eine Saugzone mit einer Einlaßkammer 11 bzw. 12 und eine Druckzone mit einer Auslaßkammer 13 bzw. 14 aufweisen. Die Druckmittelströme aus den Auslaßkammern 13, 14 sind dabei in einen Drucksammelraum 15 führbar.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, weist die Flügelzellenpumpe einen Hinterflügelölkanal 16 auf, der über nicht näher dargestellte Bohrungen und Nuten, mit der Pumpendruckseite 3 bzw. dem Drucksammelraum 15 verbunden ist. Der Hinterflügelölkanal 16 ist dabei auch mit einer sogenannten Kaltstartnut 17 verbunden. Die Drehung der Antriebswelle 5 und damit auch die des Rotors 6 bewirkt, daß die im Rotor 6 geführten Flügel 8 durch die entstehende Fliehkraft in radialer Richtung an die Laufbahn des feststehenden Kurvenringes 9 gedrückt werden. Dies wird durch das Druckmittel, das von dem Drucksammelraum 15 in den Hinterflügelölkanal 16 und somit an die innenliegenden Stirnflächen der Flügel 8 gelangt, unterstützt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist der Druckmittelstrom aus der ersten Auslaßkammer 13 mittels einem Abschaltventil 18, welches im Pumpendeckel 19 integriert ist, steuerbar. Der Druckmittelstrom wird dabei bei niedrigen Pumpendrehzahlen dem Drucksammelraum 15 und bei höheren Pumpendrehzahlen kurzgeschlossen bzw. direkt der Pumpensaugseite 1 zugeführt. Hierzu weist das Abschaltventil 18 einen Kolben 20 auf, der in Abhängigkeit der Pumpendrehzahl steuerbar ist. Der Kolben 20 des Abschaltventils 18 ist an einer ersten Kolbenseite 21 an die Pumpendruckseite 3 bzw. den Drucksammelraum 15 angeschlossen.

Die Verbindung zwischen der ersten Kolbenseite 21 und der Pumpendruckseite 3 ist in Fig. 1 mit einer gestrichelten Linie angedeutet.

An einer zweiten Kolbenseite 22 ist der Hinterflügelölkanal 16 angeschlossen.

Das Abschaltventil 18 weist außerdem eine Feder 23 auf, die dem Druck des Druckmittels aus dem Hinterflügelölkanal 16 entgegenwirkt. Die Feder 23 ist dabei an der ersten Kolbenseite 21 angeordnet und in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Druckfeder ausgebildet.

Wie aus Fig. 1 ebenfalls ersichtlich, weist die Flügelzellenpumpe ein Rückschlagventil 24 auf, über das der Druckmittelstrom aus der ersten Auslaßkammer 13 in den Drucksammelraum 15 gelangen kann. Das Rückschlagventil 24 kann in vorteilhafter Weise als Membranventil ausgebildet sein.

Das genaue Zusammenspiel der einzelnen Teile und die erfindungsgemäße Steuerung des Druckmittelstromes aus der ersten Auslaßkammer 13 wird anschließend anhand des schematischen Schaubildes in Fig. 2 näher beschrieben.

Der kurzgeschlossene Druckmittelstrom aus der ersten Auslaßkammer 13 wird, wie aus Fig. 1 ersichtlich, mittels einer Verschneidung 25 in den Druckmittelstrom des Sauganschlusses 2 eingespritzt. Die Verschneidung ist dabei als Injektor 25 ausgebildet.

Wie ebenfalls aus Fig. 1 ersichtlich, weist die Flügelzellenpumpe einen Stromregelkolben 26 auf, dessen Funktion für die erfindungsgemäße Vorrichtung in Fig. 2 näher dargestellt wird.

Fig. 2 zeigt einen bereits beschriebenen Kurvenring 9 der den Rotor 6 mit den Flügeln 8 begrenzt. Der Rotor 6 dreht sich dabei in Pfeilrichtung wodurch in üblicher Weise zwei Arbeitskammern 10 mit jeweils einer Einlaßkammer 11 bzw. 12 und einer Auslaßkammer 13 bzw. 14 gebildet werden. Die Einlaßkammern 11 bzw. 12 werden durch zwei Einlaßkammerleitungen 27 mit einem Druckmittelstrom versorgt. Durch die Drehung des Rotors 6 wird dieses Druckmittel von den Einlaßkammern 11 bzw. 12 zu den Auslaßkammern 13 bzw. 14 befördert. Von der zweiten Auslaßkammer 14 wird das Druckmittel in eine ungesteuerte Auslaßleitung 28 in Richtung einer Hauptdruckleitung 29 abgelassen. Der Druckmittelstrom aus der ersten Auslaßkammer 13 wird in eine gesteuerte Auslaßleitung 30 abgelassen, die sich in Richtung auf das Abschaltventil 18 und das Rückschlagventil 24 verzweigt. Bei niedrigen Pumpendrehzahlen ist das Abschaltventil 18 geschlossen (wie in Fig. 2 dargestellt), so daß der Druckmittelstrom von der gesteuerten Auslaßleitung 30 durch das Rückschlagventil 24 in die Hauptdruckleitung 29 strömt.

Bei höheren Pumpendrehzahlen bzw. bei einem Ansteigen der Pumpendrehzahl über einen vorbestimmten Wert wird der Kolben 20 des Abschaltventiles 18 in Richtung auf die Feder 23 derart bewegt, daß sich eine Abschaltsteuerkante 31 öffnet, die ein Abfließen des Druckmittelstromes aus der ersten Auslaßkammer 13 bzw. der gesteuerten Auslaßleitung 30 zu der Pumpensaugseite 1 ermöglicht. Das Rückschlagventil 24 verhindert in diesem Fall ein Abfließen des Druckmittelstromes aus der zweiten Auslaßkammer 14 bzw. aus dem Hauptdruckkanal 29 über die Abschaltsteuerkante 31 zurück zur Pumpensaugseite 1.

Der Druckmittelstrom der ersten Auslaßkammer 13, strömt nach Verlassen des Abschaltventiles 18 durch eine Rückführleitung 32 zu dem Injektor 25. Mittels des Injektors 25 wird der Druckmittelstrom der ersten Auslaßkammer 13 in einen Druckmittelstrom aus einer Ölbehälterleitung 33 eines Ölbehälters 34 eingespritzt.

Daraus resultieren die bereits erwähnten energetischen Vorteile, da die Energie bzw. der Druck des rückgeführten Druckmittelstroms für den Aufladevorgang der Flügelzellenpumpe genutzt wird.

Die Betätigung des Kolben 20 erfolgt durch den Hinterflügelölkanal 16 der mit der zweiten Kolbenseite 22 durch eine Hinterflügelölleitung 35 verbunden ist. Die drehzahlabhängige Betätigung des Kolbens 20 erfolgt dabei durch die bereits erwähnte "Hinterflügelpumpe", die durch die radiale Bewegung der Flügel 8 einen proportional mit der Drehzahl steigenden, überlagerten Staudruck erzeugt. Der Hinterflügelölkanal 16 weist zur Erhöhung des Drucks bei steigender Drehzahl außerdem Drosselstellen 36 auf. In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Drosselstellen 36 vorgesehen. Selbstverständlich sind auch Ausgestaltungen realisierbar, die einen nicht-proportionalen Anstieg des Staudruckes ermöglichen.

Dem auf die zweite Kolbenseite 22 wirkenden Druck (Betriebsdruck + Staudruck) des Hinterflügelölkanals 16 wirkt die Feder 23 gemeinsam mit dem im Hauptdruckkanal 29 anliegenden Betriebsdruck entgegen. Der Hauptdruckkanal 29 ist dabei durch einen Zweigkanal 37 mit der ersten Kolbenseite 21 verbunden.

Bei einer vollständigen Rückführung des Druckmittelstromes der ersten Auslaßkammer 13 zu der Pumpensaugseite 1 wird der Druck in der Hauptdruckleitung 29 im wesentlichen durch die zweite Auslaßkammer 14 erzeugt.

In der zu dem Verbraucher führenden Hauptdruckleitung 29 ist eine Regelblende 38 angeordnet, die, zur Steuerung einer Bypassleitung 39, mit dem Stromregelkolben 26 korrespondiert. Die Bypassleitung 39 soll dabei einen überschüssigen Druckmittelstrom zurück zur Pumpensaugseite 1 leiten. Somit ist sichergestellt, daß ein konstant geregelter Druckmittelstrom zu dem Verbraucher gelangt. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn durch das Abschaltventil 18 bzw. den Stromregelkolben 26 bei ansteigender Pumpendrehzahl ein gerader oder fallender Verlauf des Druckmittelstromes zu dem Verbaucher realisierbar ist.

Insbesondere wenn es sich bei dem Verbraucher um eine Hilfskraftlenkung handelt, ist ein fallender Verlauf des Druckmittelstromes zu dem Verbraucher sinnvoll, da bei einer höheren Pumpendrehzahl auch die Fahrgeschwindigkeit entsprechend höher ist, so daß ein höherer Lenkwiderstand die Fahrdynamik und das Fahrgefühl verbessert.

Der Stromregelkolben 26 ist derart ausgestaltet, daß der Stromregelkolben 26 die Bypassleitung 39 erst ab einem bestimmten, vorgegebenen Druck öffnet. Der Druck der den Stromregelkolben 26 geschlossen hält, wird dabei durch eine Stromregelkolbenfeder 40 und eine Stromregelleitung 41 aufgebaut.' Die Stromregelleitung 41 ist mit dem Druck des Druckmittels zu dem Verbraucher beaufschlagt. Der Druck, der den Stromregelkolben 26 öffnet, wird durch die Hauptdruckleitung 29 aufgebracht bzw. es wird ein Differenzdruck beim Durchströmen der Regelblende 38 erzeugt, wobei der reduzierte Druck auf die Seite mit der Stromregelfeder wirkt. Bei steigendem Volumenstrom steigt der Differenzdruck und öffnet den Bypass 39.

Die Bypassleitung 39 bildet mit einer Saugleitung 42, in die gegebenenfalls bereits vorher das Druckmittel aus der Rückführleitung 32 eingespritzt wurde, einen Bypassinjektor 43. Die Bypassleitung 39 kann beispielsweise als Verschneidung in die Saugleitung 42 eingeführt werden.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe kann auf bereits bekannte Bauteile, beispielsweise eine in Fig. 1 dargestellte Stirnplatte 44, zurückgegriffen werden. Die im Ausführungsbeispiel erwähnte Pumpensaugseite 1 ist für beide Arbeitskammern 10 ausgebildet, kann gegebenenfalls jedoch auch nur für eine einzelne Arbeitskammer 10 gestaltet sein, so daß in dieser Ausführungsform zwei Pumpensaugseiten 1 notwendig sind.

Bezugszeichen

1: Pumpensaugseite
2: Sauganschluß
3: Pumpendruckseite
4: Pumpengehäuse
5: Antriebswelle
6: Rotor
7: Schlitze
8: Flügel
9: Kurvenring
10: Arbeitskammer
11: Einlaßkammer
12: Einlaßkammer
13: Auslaßkammer
14: Auslaßkammer
15: Drucksammelraum
16: Hinterflügelölkanal
17: Kaltstartnut
18: Abschaltventil
19: Pumpendeckel
20: Kolben
21: erste Kolbenseite
22: zweite Kolbenseite
23: Feder
24: Rückschlagventil
25: Verschneidung
26: Stromregelkolben
27: Einlaßkammerleitung
28: Auslaßleitung
29: Hauptdruckleitung
30: Auslaßleitung
31: Abschlatsteuerkante
32: Rückführleitung
33: Ölbehälterleitung
34: Ölbehälter
35: Hinterflügelölleitung
36: Drosselstellen
37: Zweigkanal
38: Regelblende
39: Bypassleitung
40: Stromregelkolbenfeder
41: Stromregelleitung
42: Saugleitung
43: Bypassinjektor
44: Stirnplatte

Claims

Flügelzellenpumpen zum Erzeugen eines Druckmittelstromes zu einem Verbraucher, insbesondere einer Hilfskraftlenkung eines Kraftfahrzeuges, mit folgenden Merkmalen:

einer Pumpensaugseite, die von einem Sauganschluß mit einem Druckmittel versorgbar ist und einer Pumpendruckseite, die mittels einer Hauptdruckleitung mit dem Verbraucher verbindbar ist;

einem Pumpengehäuse in dem ein Kurvenring gehalten und eine Antriebswelle mit einem Rotor gelagert ist, wobei der Rotor Schlitze aufweist in denen Flügel verschiebbar geführt sind;

einem Hinterflügelölkanal, der über Bohrungen und Nuten mit der Pumpendruckseite verbunden ist und die innenliegenden Stirnflächen der Flügel mit einem Betriebsdruck beaufschlagt; und

Arbeitskammern, die je eine Saugzone mit einer Einlaßkammer und eine Druckzone mit einer Auslaßkammer aufweisen, wobei die Druckmittelströme aus den Arbeitskammern in einen Drucksammelraum führbar sind,

dadurch gekennzeichnet, daß
der Druckmittelstrom aus einer ersten Auslaßkammer (13) mittels einem Abschaltventil (18) derart steuerbar ist, daß der Druckmittelstrom bei niedrigen Pumpendrehzahlen dem Drucksammelraum (15) und bei höheren Pumpendrehzahlen kurzschließbar bzw. direkt der Pumpensaugseite (1) zuführbar ist
Flügelzellenpumpen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Kolben (20) des Abschaltventils (18) in Abhängigkeit der Pumpendrehzahl steuerbar ist.
Flügelzellenpumpen nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kolben (20) des Abschaltventils (18) an einer ersten Kolbenseite (21) an die Pumpendruckseite (3) und an der entgegengesetzten zweiten Kolbenseite (22) an dem Hinterflügelölkanal (16) angeschlossen ist.
Flügelzellenpumpen nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Abschaltventil (18) eine Feder (23) aufweist, die dem Druck des Hinterflügelölkanals (16) entgegenwirkt.
Flügelzellenpumpen nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Feder (23) als Druckfeder ausgebildet und an der, mit der Pumpendruckseite (3) verbundenen, ersten Kolbenseite (21) angeordnet ist.
Flügelzellenpumpen nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Druckmittelstrom aus der ersten Auslaßkammer (13) in einer ersten Schaltstellung des Abschaltventils (18), die niedrigen Pumpendrehzahlen entspricht, über ein Rückschlagventil (24) dem Drucksammelraum (15) bzw. der Hauptdruckleitung (29) zuführbar ist.
Flügelzellenpumpen nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich durch die Bewegung der Flügel in den Schlitzen (7) des Rotors (6)eine Hinterflügelpumpe bildet, die einen überlagerten Staudruck im Hinterflügelölkanal (16) erzeugt, wobei der Staudruck bei steigender Pumpendrehzahl proportional ansteigt.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Hinterflügelölkanal (16) Drosselstellen (36) zur Erhöhung des Druck bei steigender Pumpendrehzahl aufweist.
Flügelzellenpumpen nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich der Kolben (20) bei steigender Pumpendrehzahl durch den steigenden Druck des Hinterflügelölkanals (16) in Richtung der Feder (23) derart verschiebt, daß sich eine Abschaltsteuerkante (31) öffnet, die ein Abfließen des Druckmittelstroms aus der ersten, steuerbaren Auslaßkammer (13) zu der Pumpensaugseite (1) bzw. zu dem Sauganschluß (2) ermöglicht.
Flügelzellenpumpen nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Rückschlagventil (24) ein Abfließen des Druckmittelstroms aus der zweiten Auslaßkammer (14) bzw. aus dem Drucksammelraum (15) verhindert.
Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
der kurzgeschlossene Druckmittelstrom aus der ersten Auslaßkammer (13) mittels einer Verschneidung (25) in den Druckmittelstrom des Sauganschlusses (2) einspritzbar ist.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verschneidung als Injektor (25) ausgebildet ist.
Flügelzellenpumpen nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
in der zu dem Verbraucher führenden Hauptdruckleitung (29) eine Regelblende (38) angeordnet ist, die zur Steuerung einer Bypassleitung (39) mit einem Stromregelkolben (26) korrespondiert.
Flügelzellenpumpen nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Stromregelkolben (26) bzw. die Regelblende (38) einen Bypassdruckmittelstrom derart regeln, daß ein konstanter, geregelter Druckmittelstrom zu dem Verbraucher gelangt.
Flügelzellenpumpen nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
durch den Stromregelkolben (26) und/oder das Abschaltventil (18) bei steigender Pumpendrehzahl ein gerader oder fallender Verlauf des Druckmittelstroms zu dem Verbraucher realisierbar ist.
Flügelzellenpumpen nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Bypassdruckmittelstrom durch eine zweite, als Bypassinjektor (43) ausgebildete Verschneidung, dem Druckmittelstrom zu den Einlaßkammern (11,12) zuführbar ist.
Flügelzellenpumpen nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Abschaltventil (18) in einem Pumpendeckel (19) integriert ist.