EP1523623B1 - Nicht proportionales stromregelventil für eine flügelzellenpumpe - Google Patents

Nicht proportionales stromregelventil für eine flügelzellenpumpe Download PDF

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EP1523623B1
EP1523623B1 EP03735598A EP03735598A EP1523623B1 EP 1523623 B1 EP1523623 B1 EP 1523623B1 EP 03735598 A EP03735598 A EP 03735598A EP 03735598 A EP03735598 A EP 03735598A EP 1523623 B1 EP1523623 B1 EP 1523623B1
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EP
European Patent Office
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spring
valve
longitudinal region
valve according
flow control
Prior art date
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Application number
EP03735598A
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English (en)
French (fr)
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EP1523623A1 (de
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Konrad Eppli
Reiner Mayer
Michael Reichenmiller
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Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Original Assignee
ZF Lenksysteme GmbH
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Publication date
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Publication of EP1523623B1 publication Critical patent/EP1523623B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/24—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
    • F04C14/26—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/344—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/20—Flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/58—Valve parameters

Definitions

  • the invention relates to a valve for a pump with a spring according to the preamble of claim 1.
  • the DE 199 48 446 A1 describes a spring for a pump valve, in particular for a suction valve of a pump of a controlled braking system.
  • the spring for controlling the opening times of the suction valve of a piston pump has in the work area in which the valve opens a small spring stiffness, while in that work area in which the spring begins to close the valve, a great spring stiffness of the spring is utilized. This causes a quick closing of the valve can take place.
  • the DE 19915555 discloses a vane pump with a flow control valve.
  • a control piston is mounted axially displaceable in a valve bore preferably in a housing of a vane pump.
  • the flow control valve is formed in the manner of a pressure balance, wherein the control piston is acted upon on one side with operating pressure of the vane pump and with a consumer, such as a steering gear output pressure.
  • a consumer such as a steering gear output pressure.
  • the fluid passes through a throttle opening in a valve screw within the valve bore to a consumer.
  • the throttle opening is path-dependent changed by a protruding this extension of the control piston in its cross section.
  • the control piston is acted upon on its other, the extension facing away from the side, with a spring whose spring force acts on a guide pin of the control piston and presses the control piston against the throttle opening.
  • the spring is in a control chamber, which is acted upon by a pressure equalization bore with pressurized fluid positioned.
  • the spring has a constant spring rate, which is a compromise between a force necessary to open the throttle opening and a spring force to control the throttle cross-section at high flow rates of fluid through the flow control valve.
  • a non-optimal, usually too low pressure in the pressure channel between the pressure-side vane chambers of the power steering pump and the consumer is about in a designed as a vane pump power steering pump.
  • the closely spaced spring coils hinder unimpeded inflow of fluid through the pressure compensation bore in the control chamber.
  • the degree of filling of such a power steering pump is not optimal at high flow rates and the characteristic curve of the power steering pump in this volume flow speed range is not linear. In addition, the power requirement is increased with smaller volume flows.
  • the invention has for its object to provide a valve designed as a flow control valve for a power steering pump through which a uniform volume flow of fluid over a large volume flow range is made possible.
  • the spring which acts on the guide pin of the control piston with a compressive force having a length range with a first spring constant and a length range with a second spring constant, wherein the second spring constant is greater than the first spring constant, causes an optimal, on the Characteristic of the respective vane pump adapted opening force for the throttle of the flow control valve and such a spring force, in particular at high flow rates and speeds of the vane pump to the control piston rests that a high fluid pressure is applied to the pressure side of the vane pump. A high degree of filling of the vane pump is effected thereby.
  • the spring may be expedient to provide the spring with a third length range, which has a different spring constant as the first and second length range.
  • the third length range of the spring may adjoin the first length range. It may also be expedient to provide the third longitudinal region of the spring with the same spring constant as that of the first longitudinal region.
  • the spring can be in the axial direction with symmetrically arranged to the second length range first and third length range, so that it can be installed direction-independent during assembly.
  • the spring has eight resilient windings, wherein the first length region 2.6, the second length region 1.8 and the third length region 2.6 has resilient windings.
  • the flow control valve is dimensioned such that the spring in an abutment position of the control piston at the throttle opening of the flow control valve is about 25.5 mm long. In a block position, in which the guide pin of the control piston rests against a housing wall, however, the spring length is still about 13.5 mm.
  • the maximum spring force is about 68 N and the spring force at the "open position" of the control piston about 35 N.
  • the spring constant of the first and / or third length range of the spring is preferably about 2.0 N / mm, and the spring constant of the second length range of the spring is about 5.7 N / mm.
  • Fig. 1 is a cross section through a designed as a double-vane vane pump 11 pump 2 is shown. Transverse to a shaft axis 22 of the vane pump 11 extends over approximately the entire width of a housing 23 of the vane pump 11 designed as a flow control valve 10 valve 1.
  • the housing 23 is provided for this purpose with a valve bore 15 in which a control piston 14 with an extension 24 is arranged axially displaceable.
  • the valve bore 15 is closed on one side by a housing wall 25 and provided at its opposite end with a valve screw 26 to which a consumer, such as a steering gear is connectable.
  • a pressure channel not shown, via which flows generated by the vane pump 11, pressurized fluid 29 flows into the valve bore 15.
  • the housing 23 has a throttle channel 30, which fluidly connects the pressure chamber 27 with a control chamber 17 on the back 32 of the control piston 14 via a pressure equalization bore 16 (throttle bore) of the pressure chamber 27 and a pressure equalization bore 16 'of the control chamber 17.
  • the control piston 14 is acted upon by a spring 3 designed as a compression coil spring 33 on an axial section 13 designed as a guide pin 12.
  • the spring 3 is supported on the housing wall 25 and on the guide pin 12 of the control piston 14, wherein the spring force 5 causes the pressure compensating surface 28 of the control piston 14 in the idle state of the flow control valve 10 closes the throttle opening 21 in the valve screw 26.
  • the applied pressure in the control chamber 17 between the control piston 14 and the housing wall 25 causes a force rectified to the spring force 5, which counteracts the prevailing pressure in the pressure chamber 27, wherein due to the geometric conditions in the flow control valve, the throttle opening 21 from a certain Pressure of the fluid 29 flowing into the valve bore opens.
  • the control piston thus forms a pressure compensator.
  • the throttle opening 21 which is penetrated by the extension 24 with a specific cross-sectional sequence, but limited at high flow rates through the throttle opening with a progressive spring force curve and thus not linearly increasing back pressure on the pressure compensator surface 28 and the extension 24
  • a spring equipped in a known manner with at least two length ranges 6, 8 with different spring constants 7, 9 is used.
  • the second length region 8 of the spring 3, which in the in the FIGS. 1 to 3 embodiment shown has the same outer diameter as the first length range, comes in the radial direction adjacent to the pressure compensating bore 16 'of the control chamber 17 to lie.
  • the second length region 8 is adjoined by a third longitudinal region 18 of the spring 3 with the same spring constant 7 as the first longitudinal region 6.
  • the number of resilient windings 20 of the third length region 18 is 2.6.
  • the spacing of the turns is the same as in the first length range (cf. Fig. 3 ).
  • the second length range of the spring 3 changes its axial position to the pressure compensating bore 16 'little.
  • the second length region 8 of the spring 3 is compressed. This results in a disproportionate increase in the spring force 5 on the control piston, whereby the pressure in the pressure chamber 27 and thus the pressure in the vane pump is maintained at a high level.
  • the degree of filling of the vane pump is thus improved at high flow rates and the characteristic of the vane pump by the inventive use of the spring 3 held linearly.
  • Fig. 2 shows, the length 4 of the spring 3 in a position of the control piston 14 in which the pressure compensator - surface 28 abuts against the throttle opening 21 of the valve screw 26 - an investment position - about 25.5 mm.
  • the spring force 5 is in this position about 29 N (see. Fig. 4 ).
  • the length 4 of the spring 3 is about 17.5 mm and the spring force 5 is about 45 N.
  • the spring has a wire diameter of 1.5 mm and a coil diameter of about 15 mm.
  • the largest mandrel diameter D d is 13 mm and the smallest sleeve diameter D h is about 17 mm.
  • valve 26 valve screw 2 pump 27 pressure chamber 3 feather 28 Pressure balance area 4 length 29 fluid 5 force 30 throttle channel 6 Length range, first 31 7 Spring constant, first 32 Backside v. 14 8th Length range, second 33 Compression coil spring 9 Spring constant, second 34 10 Flow control valve 35 11 Vane pump 36 12 guide pin 37 13 Section, axial v. 14 38 14 spool 39 15 valve bore 40 16.16 ' Pressure compensating bore 41 17 control chamber 42 18 Length range, third 43 19 44 20 Swirl, springy 45 21 throttle opening 46 22 shaft axis 47 23 casing 48 24 extension 49 25 housing wall 50 D Wire diameter D d Spine diameter, largest D h Sleeve diameter, smallest

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ventil für eine Pumpe mit einer Feder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die DE 199 48 446 A1 beschreibt eine Feder für ein Pumpenventil, insbesondere für ein Saugventil einer Pumpe eines geregelten Bremssystems. Die Feder zur Ansteuerung der Öffnungszeiten des Saugventils einer Kolbenpumpe weist in dem Arbeitsbereich in dem das Ventil öffnet eine kleine Federsteifigkeit auf, während in demjenigen Arbeitsbereich in dem die Feder das Ventil zu schließen beginnt, eine große Federsteifigkeit der Feder ausgenutzt wird. Dadurch ist bewirkt, dass ein schneller Schließvorgang des Ventils erfolgen kann.
  • Die DE 19915555 offenbart eine Flügelzellenpumpe mit einer Stromregelventil.
  • Es sind Stromregelventile zur Regelung des Fluidflusses von einer Flügelzellenpumpe in Abhängigkeit von der Temperatur und den physikalischen Stoffeigenschaften des Fluids bekannt. Dabei ist in einer Ventilbohrung vorzugsweise in einem Gehäuse einer Flügelzellenpumpe ein Steuerkolben axial verschieblich gelagert. Das Stromregelventil ist in der Art einer Druckwaage gebildet, wobei der Steuerkolben auf einer Seite mit Betriebsdruck der Flügelzellenpumpe und mit an einen Verbraucher, wie etwa an ein Lenkgetriebe abgegebenen Druck beaufschlagt ist. Zu diesem Zweck mündet ein Kanal zur Führung von Fluid, das unter Druck der Flügelzellenpumpe steht in die Ventilbohrung. Das Fluid gelangt über eine Drosselöffnung in einer Ventilschraube innerhalb der Ventilbohrung zu einem Verbraucher. Die Drosselöffnung wird wegabhängig von einem diese durchragenden Fortsatz des Steuerkolbens in ihrem Querschnitt verändert.
  • Der Steuerkolben ist auf seiner anderen, dem Fortsatz abgewandt liegenden Seite, mit einer Feder beaufschlagt, deren Federkraft auf einen Führungsdorn des Steuerkolbens wirkt und den Steuerkolben gegen die Drosselöffnung drückt. Die Feder ist in einer Regelkammer, welche von einer Druckausgleichsbohrung mit unter Druck stehendem Fluid beaufschlagt ist, positioniert. Die Feder besitzt eine konstante Federrate, was ein Kompromiß zwischen einer notwendigen Kraft zum Öffnen der Drosselöffnung und einer Federkraft zur Regelung des Drosselquerschnitts bei hohen Volumenströmen des Fluids durch das Stromregelventil bedeutet. Dadurch steht etwa bei einer als Flügelzellenpumpe ausgebildeten Lenkhilfepumpe ein nicht optimaler, in der Regel zu geringer Druck im Druckkanal zwischen druckseitigen Flügelzellenkammern der Lenkhilfepumpe und dem Verbraucher an. Zudem behindern die in engem Abstand zueinander liegenden Federwindungen ein ungehindertes Einströmen von Fluid durch die Druckausgleichsbohrung in die Regelkammer.
  • Der Füllungsgrad einer solchen Lenkhilfepumpe ist bei hohen Volumenströmen nicht optimal und der Kennlinienverlauf der Lenkhilfepumpe in diesem Volumenstrom-Drehzahlbereich ist nicht linear. Zudem ist der Leistungsbedarf bei kleineren Volumenströmen erhöht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein als Stromregelventil ausgebildetes Ventil für eine Lenkhilfepumpe zu schaffen, durch das ein gleichförmiger Volumenstrom eines Fluids über einen großen Volumenstrombereich ermöglicht ist.
  • Die Aufgabe wird mit einem Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Dadurch dass die Feder, die den Führungsdorn des Steuerkolbens mit einer Druckkraft beaufschlagt, einen Längenbereich mit einer ersten Federkonstanten und einen Längenbereich mit einer zweiten Federkonstanten aufweist, wobei die zweite Federkonstante größer als die erste Federkonstante ist, ist bewirkt, dass eine optimale, auf die Kennlinie der jeweiligen Flügelzellenpumpe angepasste Öffnungskraft für die Drossel des Stromregelventils und eine solche Federkraft insbesondere bei hohen Volumenströmen und Drehzahlen der Flügelzellenpumpe an dem Steuerkolben anliegt, dass ein hoher Fluiddruck auf der Druckseite der Flügelzellenpumpe anliegt. Ein hoher Füllungsgrad der Flügelzellenpumpe ist dadurch bewirkt.
  • Um ein ungehindertes Einströmen des Fluids aus der Druckausgleichsbohrung in die, die Feder enthaltenden Regelkammer zu ermöglichen ohne dass Windungen der Feder die Druckausgleichsbohrung in erheblichem Maße abschirmen, ist vorgesehen, den zweiten Längenbereich der Feder in radialer Richtung der Druckausgleichsbohrung anzuordnen. Auf diese Weise ist bewirkt, dass ein Federabschnitt der Feder, welcher im Betrieb des Stromregelventils weniger gestaucht wird und daher dessen federnde Windungen nicht auf Block gehen, die Druckausgleichsbohrung abschirmend, an der Druckausgleichsbohrung zu liegen kommt.
  • Es kann zweckmäßig sein, den ersten Längenbereich der Feder um den Führungsdorn des Steuerkolbens zu legen. Auf diese Weise wird ein mit einer geringen Führungslänge versehener Steuerkolben, der kippgefährdet in der Ventilbohrung angeordnet ist, durch die eng anliegenden Windungen des weichen Längenbereichs der Feder gut geführt und bei Hubbewegungen zentriert. Ein derartig gelagerter Steuerkolben ist bei geöffnetem Zustand der Drossel durch die Feder selbst zusätzlich stabilisiert.
  • Es kann zweckmäßig sein, die Feder mit einem dritten Längenbereich, der eine andere Federkonstante wie der erste und zweite Längenbereich aufweist, zu versehen. Der dritte Längenbereich der Feder kann sich an dem ersten Längenbereich anschließen. Es kann auch zweckmäßig sein, den dritten Längenbereich der Feder mit derselben Federkonstanten, wie diejenige des ersten Längenbereichs zu versehen.
  • Auf diese Weise lässt sich die Feder in axialer Richtung mit symmetrisch zu dem zweiten Längenbereich angeordneten ersten und dritten Längenbereich darstellen, sodaß diese bei der Montage Richtungs-unabhängig eingebaut werden kann.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Ventils weist die Feder acht federnde Windungen auf, wobei der erste Längenbereich 2,6, der zweite Längenbereich 1,8 und der dritte Längenbereich 2,6 federnde Windungen hat. Das Stromregelventil ist dabei so bemessen, dass die Feder in einer Anlageposition des Steuerkolbens an der Drosselöffnung des Stromregelventils etwa 25,5 mm lang ist. In einer Blockposition, in der der Führungsdorn des Steuerkolbens an einer Gehäusewand anliegt, ist dagegen die Federlänge noch etwa 13,5 mm. Die maximale Federkraft beträgt etwa 68 N und die Federkraft bei der "Öffnen-Position" des Steuerkolbens etwa 35 N.
  • Die Federkonstante des ersten und / oder dritten Längenbereichs der Feder beträgt bevorzugt etwa 2,0 N/mm und die Federkonstante des zweiten Längenbereichs der Feder beträgt etwa 5,7 N/mm.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgende anhand der Zeichnung gezeigt. In der Zeichnung zeigt:
    • Fig. 1
    einen Querschnitt durch eine Flügelzellenpumpe mit dem erfindungsgemäßen Stromregelventil,
    Fig. 2
    einen Querschnitt durch das Stromregelventil in Fig. 1 in geschlossenem Zustand,
    Fig. 2 a
    einen Querschnitt durch das Stromregelventil in Fig. 1 in geöffnetem Zustand,
    Fig. 2 b
    einen Querschnitt durch das Stromregelventil in Fig. 1 in Knicklängen-Position des Steuerkolbens,
    Fig. 2 c
    einen Querschnitt durch das Stromregelventil in Fig. 1 in Blocklängen-Position,
    Fig. 3
    eine vergrößerte Ansicht einer Feder für das Stromregelventil,
    Fig. 4
    die Federkraft einer Feder für das Stromregelventil in Fig. 1 aufgetragen über der Federlänge.
  • In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine als doppelhubige Flügelzellenpumpe 11 ausgebildete Pumpe 2 gezeigt. Quer zu einer Wellenachse 22 der Flügelzellenpumpe 11 erstreckt sich über etwa die gesamte Breite eines Gehäuses 23 der Flügelzellenpumpe 11 ein als Stromregelventil 10 ausgebildetes Ventil 1. Das Gehäuse 23 ist zu diesem Zweck mit einer Ventilbohrung 15 versehen, in der ein Steuerkolben 14 mit einem Fortsatz 24 axialverschieblich angeordnet ist. Die Ventilbohrung 15 ist auf einer Seite durch eine Gehäusewand 25 verschlossen und an ihrem gegenüberliegenden Ende mit einer Ventilschraube 26 versehen, an die ein Verbraucher, wie etwa eine Lenkgetriebe anschließbar ist. In die Ventilbohrung 15 mündet in eine Druckkammer 27 zwischen der Ventilschraube 26 und einer Druckwaage - Fläche 28 des Steuerkolbens 14 ein nicht gezeigter Druckkanal, über den das von der Flügelzellenpumpe 11 erzeugte, unter Druck stehende Fluid 29 in die Ventilbohrung 15 einströmt.
  • Das Gehäuse 23 weist einen Drosselkanal 30 auf, der die Druckkammer 27 fluidisch mit einer Regelkammer 17 auf der Rückseite 32 des Steuerkolbens 14 über eine Druckausgleichsbohrung 16 (Drosselbohrung) von der Druckkammer 27 und einer Druckausgleichsbohrung 16' der Regelkammer 17 verbindet. Der Steuerkolben 14 wird von einer als Druck-Schraubenfeder 33 ausgebildeten Feder 3 an einem als Führungsdorn 12 ausgebildeten axialen Abschnitt 13 beaufschlagt. Die Feder 3 stützt sich an der Gehäusewand 25 und an dem Führungsdorn 12 des Steuerkolbens 14 ab, wobei die Federkraft 5 bewirkt, dass die Druckwaage-Fläche 28 des Steuerkolbens 14 im Ruhezustand des Stromregelventils 10 die Drosselöffnung 21 in der Ventilschraube 26 verschließt. Der in der Regelkammer 17 zwischen dem Steuerkolben 14 und der Gehäusewand 25 anliegende Druck bewirkt eine zu der Federkraft 5 gleichgerichtete Kraft, die dem in der Druckkammer 27 herrschenden Druck entgegenwirkt, wobei aufgrund der geometrischen Verhältnisse in dem Stromregelventil sich die Drosselöffnung 21 ab einem bestimmten Druck des in die Ventilbohrung einströmenden Fluids 29 öffnet. Der Steuerkolben bildet somit eine Druckwaage.
  • Um in gewünschter Weise die Drosselöffnung 21, welche von dem Fortsatz 24 mit spezifischer Querschnittsabfolge durchragt wird, zu öffnen, aber bei hohen Volumenströmen durch die Drosselöffnung mit einem progressiven Federkraftverlauf und damit nicht linear ansteigendem Gegendruck auf die Druckwaage - Fläche 28 und den Fortsatz 24 begrenzt offen zu halten, wird eine in bekannter Weise mit zumindest zwei Längenbereichen 6, 8 mit verschiedenen Federkonstanten 7,9 ausgestattete Feder angewandt. Der zweite Längenbereich 8 der Feder 3, welcher in dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel denselben Außendurchmesser wie der erste Längenbereich hat, kommt in radialer Richtung benachbart zu der Druckausgleichsbohrung 16' der Regelkammer 17 zu liegen.
  • Aufgrund seiner geringen Anzahl an federnden Windungen 20 - diese beträgt im Ausführungsbeispiel 1,8 im Gegensatz zu 2,6 bei dem ersten Längenbereich 6 - ist der Abstand der Windungen in dem zweiten Längenbereich 8 groß, wodurch die Druckausgleichsbohrung 16' nicht von der Feder 3 abgeschirmt wird. Fluid kann annähernd ungehindert aus der Regelkammer 17 aus- und einströmen, sodaß dadurch keine stochastischen Bewegungen des Steuerkolbens verursacht sind.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel schließt sich dem zweiten Längenbereich 8 ein dritter Längenbereich 18 der Feder 3 mit derselben Federkonstante 7 wie der erste Längenbereich 6 an. Die Anzahl der federnden Windungen 20 des dritten Längenbereichs 18 beträgt 2,6. Der Abstand der Windungen ist derselbe wie beim ersten Längenbereich (vgl. Fig. 3). Bei einem Hub des Steuerkolbens 14 werden zunächst die Windungen des ersten und dritten Längenbereichs gestaucht, wobei die Windungen des ersten Längenbereichs der Feder dadurch den kippgefährdeten Steuerkolben 14 an seinem Führungsdorn 12 eng anliegend stabilisieren.
  • Der zweite Längenbereich der Feder 3 ändert seine axiale Position zu der Druckausgleichsbohrung 16' wenig. Bei einem weiteren Hub des Steuerkolbens 14 über eine Knicklängen-Position hinaus (vgl. Fig. 2 b und Fig. 4) wird der zweite Längenbereich 8 der Feder 3 gestaucht. Es ergibt sich dadurch ein überproportionaler Anstieg der Federkraft 5 auf den Steuerkolben, wodurch der Druck in der Druckkammer 27 und damit auch der Druck in der Flügelzellenpumpe auf hohem Niveau gehalten wird. Der Füllungsgrad der Flügelzellenpumpe wird demnach bei hohen Volumenströmen verbessert und die Kennlinie der Flügelzellenpumpe durch die erfindungsgemäße Verwendung der Feder 3 linear gehalten.
  • Wie Fig. 2 zeigt, beträgt die Länge 4 der Feder 3 in einer Position des Steuerkolbens 14 in dem dessen Druckwaage - Fläche 28 an der Drosselöffnung 21 der Ventilschraube 26 anliegt - einer Anlage Position - etwa 25,5 mm. Die Federkraft 5 beträgt in dieser Position etwa 29 N (vgl. Fig. 4).
  • In einer in Fig. 2 a gezeigten "Öffnen - Position" des Steuerkolbens 14 ist die Länge 4 der Feder 3 etwa 22,5 mm und die Federkraft 5 beträgt etwa 35 N.
  • In der in Fig. 2 b gezeigten "Knicklängen-Position" des Steuerkolbens ist die Länge 4 der Feder 3 etwa 17,5 mm und die Federkraft 5 beträgt etwa 45 N.
  • In der in Fig. 2 c gezeigten "Blocklängen-Position" in dem der Führungsdorn 12 des Steuerkolbens 14 an der Gehäusewand 25 anliegt, ist die Länge 4 der Feder 3 13,5 mm und die Federkraft 5 beträgt etwa 68 N.
  • Wie in Fig. 3 dargestellt ist, hat die Feder einen Drahtdurchmesser von 1,5 mm und einen Windungsdurchmesser von etwa 15 mm. Der größte Dorndurchmesser Dd beträgt 13 mm und der kleinste Hülsendurchmesser Dh etwa 17 mm.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
  • 1 Ventil 26 Ventilschraube
    2 Pumpe 27 Druckkammer
    3 Feder 28 Druckwaage-Fläche
    4 Länge 29 Fluid
    5 Kraft 30 Drosselkanal
    6 Längenbereich, erster 31
    7 Federkonstante, erste 32 Rückseite v. 14
    8 Längenbereich, zweiter 33 Druck-Schraubenfeder
    9 Federkonstante, zweite 34
    10 Stromregelventil 35
    11 Flügelzellenpumpe 36
    12 Führungsdorn 37
    13 Abschnitt, axial v. 14 38
    14 Steuerkolben 39
    15 Ventilbohrung 40
    16,16' Druckausgleichsbohrung 41
    17 Regelkammer 42
    18 Längenbereich, dritter 43
    19 44
    20 Windung, federnd 45
    21 Drosselöffnung 46
    22 Wellenachse 47
    23 Gehäuse 48
    24 Fortsatz 49
    25 Gehäusewand 50
    D Drahtdurchmesser
    Dd Dorndurchmesser, größter
    Dh Hülsendurchmesser, kleinster

Claims (13)

  1. Ventil für eine Pumpe (2), mit einer Feder (3) deren Länge (4) in Abhängigkeit von der auf die Feder (3) wirkenden Kraft (5) sich nicht proportional ändert, wobei die Feder (3) zumindest einen ersten Längenbereich (6) mit einer ersten Federkonstanten (7) und einen zweiten Längenbereich (8) mit einer zweiten Federkonstanten (9) aufweist, wobei die erste Federkonstante (7) kleiner als die zweite Federkonstante (9) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (1) ein Stromregelventil (10) einer Flügelzellenpumpe (11) ist und die Feder (3) mit ihrem ersten Längenbereich (6) an einem als Führungsdorn (12) ausgebildeten axialen Abschnitt (13) eines Steuerkolbens (14) in einer Ventilbohrung (15) des Stromregelventils (10) anliegt und der zweite Längenbereich (8) der Feder (3) in radialer Richtung einer Druckausgleichsbohrung (16') einer Regelkammer (17) in der Ventilbohrung (15), die Druckausgleichsbohrung abschirmend, angeordnet wird.
  2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Längenbereich (6) der Feder (3) um den Führungsdorn (12) gelegt ist.
  3. Ventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (3) einen dritten Längenbereich (18) mit einer anderen Federkonstanten wie derjenigen des zweiten Längenbereichs (8) aufweist.
  4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Längenbereich (18) der Feder (3) dieselbe Federkonstante (7) wie der erste Längenbereich (6) der Feder (3) aufweist.
  5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (3) sieben federnde Windungen (20) aufweist.
  6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der federnden Windungen (20) des ersten Längenbereichs (6) 2,6, die Anzahl der federnden Windungen (20) des zweiten Längenbereichs (8) 1,8 und die Anzahl der federnden Windungen (20) des dritten Längenbereichs (18) 2,6 beträgt.
  7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (4) der Feder (3) in Anlageposition des Steuerkolbens (14) an einer Drosselöffnung (21) des Stromregelventils (10) etwa 25,5 mm beträgt.
  8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (4) der Feder (3) in der Blockposition des Steuerkolbens (14) etwa 13,5 mm beträgt.
  9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Federkraft der Feder (3) etwa 68 N beträgt.
  10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder kraft der Feder (3) in der Öffnen-Position des Stromregelventils (10) etwa 35 N beträgt.
  11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Federkonstante (7) etwa 2,0 N/mm beträgt.
  12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Federkonstante (9) etwa 5,7 N/mm beträgt.
  13. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der federnden Windungen (20) des ersten Längenbereichs (6) der Feder (3) 5,2 und die Anzahl der federnden Windungen (20) des zweiten Längenbereichs (8) der Feder (3) 1,8 beträgt und der erste Längenbereich (6) den Führungsdorn (12) umschließt.
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