EP1318304B1

EP1318304B1 - Vane pump

Info

Publication number: EP1318304B1
Application number: EP20020026051
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: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2022-11-22
Also published as: EP1318304A3; DE10160286A1; DE50213284D1; EP1318304A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpen zum Erzeugen eines Druckmittelstromes zu einem Verbraucher gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a vane pump for generating a pressure medium flow to a consumer according to the preamble of claim 1.

Eine gattungsgemäße Flügelzellenpumpe ist aus der DE 41 36 150 A1 bekannt.A generic vane pump is out of the DE 41 36 150 A1 known.

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.The generic vane pump has a rotatably mounted cam ring in a pump housing. Inside the cam ring, a rotor is arranged, which has a plurality of slots, which are directed substantially radially outwards. In the slots wings are movably guided whose movement is controlled by the inner contour of the cam ring upon rotation of the rotor. Between the cam ring, the rotor and the end faces of laterally adjacent housing parts working chambers are formed. The working chambers each have a suction and pressure zone. In each of the two suction zones is an inlet chamber and in each of the two pressure chambers an outlet chamber arranged. By a, equipped with three control edge pairs flow control valve, the two pressure medium flows from the two outlet chambers at low pump speeds are connected in parallel and at higher pump speeds in series.

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.The from the DE 41 36 150 A1 known pump is used for example for a power steering system of a motor vehicle. In order to adapt the very different rotational speeds of the drive motor to the pressure medium requirement of the consumer, such vane pumps are equipped with a flow control valve. This is to ensure that the liquid flow to the auxiliary power plant at a high pump speed corresponds to the liquid flow at a low pump speed.

Aus der EP-A-0 522 505 ist eine verstellbare Flügelzellenpumpe bekannt, mit einem Gehäuse, einem Kurvenring, einem Rotor mit Schlitzen in denen Flügel verschiebbar geführt sind, und einem Hinterflügelkanal, der über Bohrungen und Nuten mit der Pumpendruckseite verbunden ist. Weiter sind Arbeitskammern vorgesehen, die jeweils eine Saugzone mit Einlaßkammer und eine Druckzone mit Auslaßkammer aufweisen, wobei die Druckmittelströme aus den Arbeitskammern in einen Drucksammelraum zuführbar sind.From the EP-A-0 522 505 an adjustable vane pump is known, comprising a housing, a cam ring, a rotor with slots in which wings are guided displaceably, and a rear wing channel, which is connected via bores and grooves with the pump pressure side. Further, working chambers are provided, each having a suction zone with inlet chamber and a pressure zone with outlet chamber, wherein the pressure medium flows from the working chambers can be fed into a pressure collecting space.

Aus der De 44 00 684 A1 ist eine regelbare Drehflügelpumpe bekannt mit allen Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.From the De 44 00 684 A1 is a controllable rotary vane pump known with all features of the preamble of claim 1.

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.Since the idling numbers of a vehicle engine are very low, the displacement volume of the vane pump must be chosen to be large enough to the minimum power requirement of the consumer. The consequence of this is that at high engine speeds, a correspondingly high flow rate is circulated unused, which deteriorates the overall efficiency of the system.

Die gattungsgemäße Schrift beschreibt hierzu eine Flügelzellenpumpe bei der die Druckmittelströme aus den beiden Auslaßkammern bei hohen Drehzahlen in Serie ge schaltet 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.The generic document describes this purpose a vane pump in which the pressure medium flows from the two outlet chambers at high speeds in series GE are switched. Disadvantageously, the structure of the vane pump with the special flow control valve is relatively expensive. In addition, an actuation of the flow control valve is only reached when a corresponding resistance is applied to the throttle point. Disadvantageously, for this purpose, a high volume flow must be promoted, which requires corresponding power and causes undesirable heat development.

Eine vorteilhafte Leistungsregelung und eine genaue Volumenstromregelung ist mit der 'gattungsgemäßen Schrift nicht möglich.An advantageous power control and accurate flow control is not possible with the 'generic font.

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.From the further prior art double-wing vane pumps are known, which are usually not regulated or have a bypass control. There are also known vane pumps in which one wing side is shorted. However, the efficiency of these vane pumps is lower and the flow control to a consumer even less accurate than in the generic vane pump, which has already proposed improvements for this purpose.

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.The known vane pumps usually promote a high volume, which is guided against a throttle or against a resistor and optionally traceable by a flow control valve and a bypass line. The losses go directly into temperature and heat the pressure medium circulation clearly. This requires the use of appropriate coolers whose size increases proportionally with the pressures. Since more and more hydraulic power is required, especially in the automotive sector, the power losses resulting from the previously known vane-cell pumps, which are reflected directly in fuel consumption, increase significantly.

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.The present invention is based on the object To provide a vane pump, which solves the aforementioned disadvantages of the prior art, in particular the Wirkunsgrad significantly improved at higher speeds and allows for a cost-effective, compact design independent power control and accurate flow control to a consumer.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.This object is solved by the characterizing features of claim 1.

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.Characterized in that the pressure medium flow from a first outlet chamber at higher pump speeds kurzschließbar or directly the pump suction is fed, an advantageous power control is achieved. The funded to a throttle point to a consumer volume of the pressure medium flow is significantly reduced by the direct return of the pressure medium flow from the first outlet chamber, so that the power losses are minimized. Advantageously, therefore, the heat development is reduced.

Das Abschaltventil optimiert den Wirkungsgrad der Flügelzellenpumpe und ermöglicht eine kompakte und kostengünstige Bauweise.The shut-off valve optimizes the efficiency of the vane pump and enables a compact and cost-effective design.

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.It is advantageous if a piston of the shut-off valve is controllable in dependence on the pump speed, wherein the piston of the shut-off valve is connected on a first piston side to the pump pressure side and on the opposite, second piston side to the rear vane oil passage.

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.Characterized in that the piston of the shut-off valve in dependence the pump speed is controllable, a pressure-independent switching is possible. This leads to significant power savings. The speed dependence of the control of the piston makes it possible that the pressure medium flow from the first working chamber can be controlled, without having to be built for this, provided with power loss pressures.

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.In a simple way, the pressure-independent switching is achieved by the two-sided pressurization of the piston. The speed dependence is achieved in that the second piston side is connected to the Hinterflügelölkanal. In the rear wing oil passage, the pressure means has both the operating pressure, i. the pressure on the pump pressure side and, with increasing pump speed, a superimposed back pressure.

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.The operating pressure of the Hinterflügelölkanal results in a known manner from the connection of the Hinterflügelölkanals via holes and grooves with the pump pressure side. The dynamic pressure occurring with increasing speed results from the movement of the vanes in the slots of the rotor. In this case, a kind of rear wing pump is formed, wherein the dynamic pressure increases proportionally with increasing pump speed.

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.The rear wing pump is created by the fact that the wings in the region of the inlet chambers from the view of Hinterflüglölkanals migrate to the outside and thus sucking pressure medium from the pressure accumulation chamber or the pump pressure side. This pressure medium is pushed out of the slots again in the area of the outlet chambers. The flow rate is defined with wing face times Hub and is speed-proportional. It is a small amount of oil.

Zur Erhöhung des Drucks im Hinterflügelölkanal können außerdem Drosselstellen vorgesehen sein.To increase the pressure in the Hinterflügelölkanal throttle points may also be provided.

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.In a non-obvious way, the inventor has recognized that the speed dependence of the back pressure in the rear wing area can be used to control the shut-off valve and thus a particularly advantageous power control and accurate flow control to a consumer is possible.

Von Vorteil ist es, wenn das Anschaltventil eine Feder aufweist, die dem Druck des Hinterflügelölkanals entgegenwirkt.It is advantageous if the start-up valve has a spring which counteracts the pressure of the rear wing oil channel.

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.By the spring, a first switching position of the shut-off valve is advantageously ensured, in which the pressure medium flow from the first outlet chamber via a check valve to the pressure accumulation chamber can be fed. The first switching position of the shut-off valve is at low pump speeds. Advantageously, the spring is designed as a compression spring and arranged on the connected to the pump pressure side of the first piston side.

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.It is advantageous if the piston shifts with increasing pump speed by the increasing pressure of the Hinterflügelölkanals in the direction of the spring so that a Abschaltsteuerkante opens, which allows a flow of the pressure medium flow from the first outlet chamber to the pump suction.

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.Such a configuration can be realized in a simple, inexpensive and compact design. The shut-off valve thus has essentially two switching positions. In the first switching position, in which the spring is stretched, the pressure medium flow from the first outlet chamber to the pump pressure side or in the pressure accumulation chamber is promoted. As the speed increases, the spring opposite, second piston side, which is connected to the Hinterflügelölkanal, acted upon by the speed-dependent proportional increasing pressure. This pressure moves the piston with increasing speed in the spring direction and thus opens a Ablaßsteuerkante that allows a non-pressurized flow of the pressure medium of the first outlet chamber to the pump suction. Advantageously, the pressure medium flow is thus returned to the shortest route to the pump suction.

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.It is advantageous if the short-circuited pressure medium flow from the first outlet chamber can be injected into the pressure medium flow of the suction connection by means of an intersection formed as an injector.

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.The energy that brings the short-circuited or recycled pressure medium flow with it, can thus be used to charge the coming from the suction port fluid flow. The injector formed from the suction port and the intersection thus causes the recirculated pressure medium flow is optimally fed to the pump suction without the Druckmittelzufluß is hindered from the outside. This results in further, energetic advantages for the vane pump.

In einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß das Abschaltventil in einem Pumpendeckel integriert ist.In a structural embodiment of the invention may also be provided that the shut-off valve is integrated in a pump cover.

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.In experiments it has been found that thus can achieve a particularly simple and compact design. In addition, the already existing in this area channels and holes for connecting the shut-off valve can be used. Another advantage is that known and cheap series components can be used.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.Advantageous embodiments and further developments of the invention will become apparent from the further subclaims and from the exemplary embodiment illustrated in principle below with reference to the drawing.

Es zeigt:

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

It shows:

Fig. 1: a cross section through the vane pump according to the invention; and
Fig. 2: a hydraulic diagram of the vane pump according to the invention.

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.The structure of a vane pump is basically, for example, from DE 41 36 150 A1 , known. Therefore, only the features necessary for the invention will be described in more detail below.

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.The vane pump has a pump suction side 1 with a suction port 2 and a pump pressure side 3, which leads to a consumer, not shown, on. In a special way, the vane pump is suitable for supplying a power steering system of a motor vehicle. In a pump housing 4, a drive shaft 5 is mounted, which is connected to a rotor 6 located on it. The rotor 6 has radially arranged slots 7, in which wings 8 are guided displaceably. Here, for example, ten wings 8 may be provided.

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.The wings 8 and the rotor 6 are surrounded by a cam ring 9, which is secured against rotation with the pump housing 4. Between the cylindrical peripheral surface of the rotor 6 and the elliptical bore of the cam ring 9 are the two working chambers 10. The working chambers 10 are configured generally sickle-shaped. The delivery volume results from the largest possible sickle segment between two wings 8 and the width of the rotor 6 or the wing. 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.A schematic representation of the working chambers 10 is shown in FIG Fig. 2 shown. It follows that each working chamber 10 each have a suction zone with an inlet chamber 11 and 12 and a pressure zone with an outlet chamber 13 and 14 respectively. The pressure medium flows from the outlet chambers 13, 14 are in a pressure collection chamber 15 feasible.

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.As it turned out Fig. 1 shows, the vane pump on a Hinterflügelölkanal 16 which is connected via not shown holes and grooves, with the pump pressure side 3 and the pressure accumulator 15. The rear wing oil channel 16 is also connected to a so-called Kaltstartnut 17. The rotation of the drive shaft 5 and thus also the rotor. 6 causes the guided in the rotor 6 wings 8 are pressed by the resulting centrifugal force in the radial direction of the track of the fixed cam ring 9. This is supported by the pressure medium, which passes from the pressure accumulator 15 in the Hinterflügelölkanal 16 and thus to the inner end faces of the wings 8.

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.As in Fig. 1 shown, the pressure medium flow from the first outlet chamber 13 by means of a shut-off valve 18 which is integrated in the pump cover 19, controllable. The pressure medium flow is short-circuited at low pump speeds to the pressure accumulator 15 and at higher pump speeds or fed directly to the pump suction side 1. For this purpose, the shut-off valve 18, a piston 20 which is controllable in dependence on the pump speed. The piston 20 of the shut-off valve 18 is connected at a first piston side 21 to the pump pressure side 3 and the pressure collecting space 15.

Die Verbindung zwischen der ersten Kolbenseite 21 und der Pumpendruckseite 3 ist in Fig. 1 mit einer gestrichelten Linie angedeutet.The connection between the first piston side 21 and the pump pressure side 3 is in Fig. 1 indicated by a dashed line.

An einer zweiten Kolbenseite 22 ist der Hinterflügelölkanal 16 angeschlossen.On a second piston side 22 of the Hinterflügelölkanal 16 is connected.

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.The shut-off valve 18 also has a spring 23, which counteracts the pressure of the pressure medium from the Hinterflügelölkanal 16. The spring 23 is arranged on the first piston side 21 and formed in the illustrated embodiment as a compression spring.

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.How out Fig. 1 also visible, the vane pump has a check valve 24, via which the pressure medium flow from the first outlet chamber 13 can enter the pressure collecting space 15. The check valve 24 may be formed in an advantageous manner as a diaphragm valve.

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.The exact interaction of the individual parts and the inventive control of the pressure medium flow from the first outlet chamber 13 is then based on the schematic diagram in FIG Fig. 2 described in more detail.

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.The short-circuited pressure medium flow from the first outlet chamber 13, as shown Fig. 1 can be seen, injected by means of an intersection 25 in the pressure medium flow of the suction port 2. The intersection is designed as an injector 25.

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.Like also out Fig. 1 can be seen, the vane pump on a flow control piston 26, whose function for the inventive device in Fig. 2 is shown in more detail.

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. Fig. 2 shows an already described cam ring 9 which limits the rotor 6 with the wings 8. The rotor 6 rotates in the arrow direction whereby in a conventional manner two working chambers 10 each having an inlet chamber 11 and 12 and an outlet chamber 13 and 14 are formed. The inlet chambers 11 and 12 are supplied by two inlet chamber lines 27 with a pressure medium flow. By the rotation of the rotor 6, this pressure medium from the inlet chambers 11 and 12 conveyed to the outlet chambers 13 and 14, respectively. From the second outlet chamber 14, the pressure medium is discharged into an uncontrolled outlet line 28 in the direction of a main pressure line 29. The pressure medium flow from the first outlet chamber 13 is discharged into a controlled outlet conduit 30 which branches in the direction of the shut-off valve 18 and the check valve 24. At low pump speeds, the shut-off valve 18 is closed (as in FIG Fig. 2 shown), so that the pressure medium flow from the controlled outlet conduit 30 through the check valve 24 flows into the main pressure line 29.

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.At higher pump speeds or at an increase in the pump speed above a predetermined value, the piston 20 of the shut-off valve 18 is moved in the direction of the spring 23 so that a Abschaltsteuerkante 31 opens, which is a flow of the pressure medium flow from the first outlet chamber 13 and controlled outlet conduit 30 to the pump suction side 1 allows. In this case, the non-return valve 24 prevents the pressure medium flow from flowing out of the second outlet chamber 14 or out of the main pressure channel 29 via the shut-off control edge 31 back to the pump suction side 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.The pressure medium flow of the first outlet chamber 13, after leaving the shut-off valve 18 flows through a return line 32 to the injector 25. By means of the injector 25, the pressure medium flow of the first outlet chamber 13 is injected into a pressure medium flow from an oil reservoir pipe 33 of an oil tank 34.

Daraus resultieren die bereits erwähnten energetischen Vorteile, da die Energie bzw. der Druck des rückgeführten Druckmittelstroms für den Aufladevorgang der Flügelzellenpumpe genutzt wird.This results in the aforementioned energy advantages, since the energy or the pressure of the recirculated pressure medium flow is used for the charging process of the vane pump.

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.The actuation of the piston 20 takes place through the rear wing oil channel 16 which is connected to the second piston side 22 by a rear wing oil line 35. The speed-dependent actuation of the piston 20 is effected by the already mentioned "rear wing pump", which generates by the radial movement of the wings 8 a proportional to the speed increasing, superimposed back pressure. The rear wing oil channel 16 also has throttle points 36 to increase the pressure with increasing speed. In the in Fig. 2 illustrated embodiment, four throttle bodies 36 are provided. Of course, embodiments are also feasible that allow a non-proportional increase of backpressure.

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.The pressure acting on the second piston side 22 (operating pressure + back pressure) of the rear wing oil channel 16 counteracts the spring 23 together with the voltage applied in the main pressure channel 29 operating pressure. The main pressure channel 29 is connected by a branch channel 37 with the first piston side 21.

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 a complete return of the pressure medium flow of the first outlet chamber 13 to the pump suction side 1, the pressure in the main pressure line 29 is generated substantially by the second outlet chamber 14.

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.In the leading to the consumer main pressure line 29, a control panel 38 is arranged, the, to control a bypass line 39, with the flow control piston 26 corresponds. The bypass line 39 is intended to conduct an excess pressure medium flow back to the pump suction side 1. This ensures that a constantly controlled flow of pressure medium reaches the consumer. It is particularly advantageous if a straight or falling course of the pressure medium flow to the consumer can be realized by the shut-off valve 18 and the flow control piston 26 with increasing pump speed.

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.In particular, when the consumer is a power steering system, a falling course of the pressure medium flow to the consumer makes sense, since at a higher pump speed and the driving speed is correspondingly higher, so that a higher steering resistance improves the driving dynamics and driving feel.

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.The flow control piston 26 is configured such that the flow control piston 26 opens the bypass line 39 only from a certain, predetermined pressure. The pressure of the flow control piston 26 is kept closed, it is constructed by a flow control piston spring 40 and a flow control line 41. ' The power control line 41 is acted upon by the pressure of the pressure medium to the consumer. The pressure that opens the flow control piston 26 is applied by the main pressure line 29 or a differential pressure is generated when flowing through the control orifice 38, wherein the reduced pressure acts on the side with the flow control spring. As the volume flow increases, the differential pressure increases and opens the 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.The bypass line 39 forms a bypass injector 43 with a suction line 42 into which the pressure medium from the return line 32 has possibly already been injected beforehand. The bypass line 39 can be introduced into the suction line 42 as an intersection, for example.

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.For the preparation of the vane pump according to the invention can be applied to already known components, for example a in Fig. 1 illustrated end plate 44, are used. The mentioned in the exemplary embodiment pump suction 1 is formed for both working chambers 10, but may optionally be designed only for a single working chamber 10, so that in this embodiment, two pump suction 1 are necessary.

reference numeral

11: Pumpensaugseitepump suction
22: Sauganschlußsuction
33: PumpendruckseitePump pressure side
44: Pumpengehäusepump housing
55: Antriebswelledrive shaft
66: Rotorrotor
77: Schlitzeslots
88th: Flügelwing
99: Kurvenringcam ring
1010: Arbeitskammerworking chamber
1111: Einlaßkammerinlet chamber
1212: Einlaßkammerinlet chamber
1313: Auslaßkammeroutlet
1414: Auslaßkammeroutlet
1515: DrucksammelraumPressure accumulator
1616: HinterflügelölkanalRear wing oil passage
1717: KaltstartnutKaltstartnut
1818: Abschaltventilshut-off valve
1919: Pumpendeckelpump cover
2020: Kolbenpiston
2121: erste Kolbenseitefirst piston side
2222: zweite Kolbenseitesecond piston side
2323: Federfeather
2424: Rückschlagventilcheck valve
2525: Verschneidungintersection
2626: StromregelkolbenFlow control piston
2727: EinlaßkammerleitungInlet chamber line
2828: Auslaßleitungoutlet pipe
2929: HauptdruckleitungMain pressure line
3030: Auslaßleitungoutlet pipe
3131: AbschlatsteuerkanteAbschlatsteuerkante
3232: RückführleitungReturn line
3333: ÖlbehälterleitungOil reservoir pipe
3434: Ölbehälteroilcontainer
3535: HinterflügelölleitungRear wing oil line
3636: Drosselstellenrestrictors
3737: ZweigkanalZweigkanal
3838: Regelblendecontrol orifice
3939: Bypassleitungbypass line
4040: StromregelkolbenfederFlow control piston spring
4141: StromregelleitungFlow control line
4242: Saugleitungsuction
4343: BypassinjektorBypass injector
4444: Stirnplattefaceplate

Claims

Vane cell pumps for producing a pressure-medium flow to a consumer, in particular a power steering system of a motor vehicle, having the following features:
- a pump suction side (1) which can be supplied with a pressure medium by a vacuum connection (2), and a pump delivery side (3) which can be connected to the consumer by means of a main pressure line (29);

- a pump housing (4), in which a cam ring (9) is held and a drive shaft (5) having a rotor (6) is mounted, the rotor (6) having slots (7), in which vanes (8) are guided displaceably;

- a behind-vane oil channel (16) which is connected via holes and grooves to the pump delivery side (3) and loads those end faces of the vanes (8) which lie on the inside with an operating pressure; and

- working chambers (10) which have in each case one suction zone with an inlet chamber (11; 12) and one delivery zone with an outlet chamber (13; 14), it being possible for the pressure-medium flows to be guided out of the working chambers (10) into a pressure collecting space (15),

- a piston (20) of a shut-off valve (18) can be controlled as a function of the pump rotational speed,

- the piston (20) of the shut-off valve (18) is connected on a first piston side (21) to the pump delivery side (3) and on the opposite second piston side (22) to the behind-vane oil channel (16),
characterized by the following features:
- the pressure-medium flow out of a first outlet chamber (13) via a non-return valve can be controlled by means of the shut-off valve (18) in such a way that, at low pump speeds, the pressure-medium flow is fed to the pressure collecting space (15) and, at relatively high pump speeds, is short-circuited or is fed directly to the pump suction side (1),

- the non-return valve (24) prevents the pressure-medium flow from flowing away out of the second outlet chamber (14) or from the main pressure channel (29) to the pump suction side (1).
Vane cell pumps according to Claim 1, characterized in that the shut-off valve (18) has a spring (23) which counteracts the pressure of the behind-vane oil channel (16).
Vane cell pumps according to Claim 1 or 2, characterized in that the spring (23) is configured as a compression spring and is arranged on the first piston side (21) which is connected to the pump delivery side (3).
Vane cell pumps according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the pressure-medium flow out of the first outlet chamber (13) in a first switching position of the shut-off valve (18), which first switching position corresponds to low pump speeds, can be fed via a non-return valve (24) to the pressure collecting space (15) or the main pressure line (29).
Vane cell pumps according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a behind-vane pump which produces a superimposed back pressure in the behind-vane oil channel (16) is formed as a result of the movement of the vanes in the slots (7) of the rotor (6), the back pressure rising proportionally as the pump speed increases.
Vane cell pump according to Claim 5, characterized in that the behind-vane oil channel (16) has throttle points (36) for increasing the pressure as the pump speed increases.
Vane cell pumps according to one of Claims 2 to 6, characterized in that, as the pump speed increases, the piston (20) is displaced by the rising pressure of the behind-vane oil channel (16) in the direction of the spring (23) in such a way that a shut-off control edge (31) opens which makes it possible for the pressure-medium flow to flow away out of the first, controllable outlet chamber (13) to the pump suction side (1) or to the suction connection (2).
Vane cell pumps according to one of Claims 2 to 7, characterized in that the non-return valve (24) prevents the pressure-medium flow from flowing away out of the second outlet chamber (14) or out of the pressure collecting space (15).
Vane cell pump according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the short-circuited pressure-medium flow out of the first outlet chamber (13) can be injected into the pressure-medium flow of the suction connection (2) by means of an intersection (25).
Vane cell pump according to Claim 9, characterized in that the intersection is configured as an injector (25).
Vane cell pumps according to one of Claims 1 to 10, characterized in that a control diaphragm (38) which corresponds with a flow control piston (26) in order to control a bypass line (39) is arranged in the main pressure line (29) which leads to the consumer.
Vane cell pumps according to Claim 11, characterized in that a bypass pressure-medium flow can be fed to the pressure-medium flow to the inlet chambers (11, 12) through a second intersection which is configured as a bypass injector (43).
Vane cell pumps according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the shut-off valve (18) is integrated into a pump cover (19).