EP2307726B1 - Adjustable pump - Google Patents
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Definitions
- variable displacement pump is characterized in that the pressure valve is integrated in the flow regulator. This space can be saved.
- variable displacement pump is characterized in that the pressure valve is pilot-controlled by a pilot valve.
- the pressure valve can also be controlled directly.
- the cam ring 10 of the variable displacement pump 1 is limited within the pump housing 2 two Verstelltellêt 11, 12, which are separated by sealing means 14, 15 from each other.
- On the right side of the cam 10 is an actuating piston 18, which is biased by an actuating piston spring 19 which is biased in an actuating piston receiving space 20.
- the adjusting piston spring 19 By the preload force the adjusting piston spring 19, the cam ring 10 is held with its left side in abutment against a stop surface 16 which is provided on the pump housing 2.
- the control edge 101 is a connection between the inner annular pressure space, which is also referred to as inner annulus, and the terminal 86 free, so that hydraulic medium from the inner annular space via the terminal 86 and the connecting line 88 enters the left Verstelldruckraum 11. Since the pressure regulating piston 95 has only one control edge 101, the pressure regulator is also referred to as a single-edge pressure regulator. Similarly, the flow regulator with the flow control piston 81 with its two control edges 84, 85 referred to as a two-edge flow regulator.
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verstellpumpe mit einem Hubring, der in Abhängigkeit von dem Druck in einem ersten Verstelldruckraum und einem zweiten Verstelldruckraum verstellbar ist, und mit einem Mengenregler, der als Schieberventil mit einem mehrere Steuerkanten aufweisenden Mengenregelkolben ausgeführt ist, der mit einem Differenzdruck beaufschlagt ist, der vor und nach einem hydraulischen Widerstand in einem Hochdruckbereich herrscht, und mit einem Druckventil.The invention relates to a variable displacement pump with a cam ring which is adjustable in dependence on the pressure in a first Verstelldruckraum and a second Verstelldruckraum, and with a flow regulator, which is designed as a slide valve with a plurality of control edges having flow control piston which is acted upon by a differential pressure, which prevails before and after a hydraulic resistance in a high-pressure area, and with a pressure valve.
Aus der europäischen Patentanmeldung
Die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verstellpumpe mit einem Hubring, der in Abhängigkeit von dem Druck in einem ersten Verstelldruckraum und einem zweiten Verstelldruckraum verstellbar ist, und mit einem Mengenregler, der als Schieberventil mit einem mehrere Steuerkanten aufweisenden Mengenregelkolben ausgeführt ist, der mit einem Differenzdruck beaufschlagt ist, der vor und nach einem hydraulischen Widerstand in einem Hochdruckbereich herrscht, und mit einem Druckventil, im Hinblick auf die Stabilität und Dynamik der Druckregelung zu optimieren.The object of the invention is a variable displacement pump with a cam ring which is adjustable in dependence on the pressure in a first Verstelldruckraum and a second Verstelldruckraum, and with a flow regulator, which is designed as a slide valve with a plurality of control edges having flow control piston, with a differential pressure is applied, which prevails before and after a hydraulic resistance in a high-pressure area, and with a pressure valve, in order to optimize the stability and dynamics of the pressure control.
Die Aufgabe ist bei einer Verstellpumpe mit einem Hubring, der in Abhängigkeit von dem Druck in einem ersten Verstelldruckraum und einem zweiten Verstelldruckraum verstellbar ist, und mit einem Mengenregler, der als Schieberventil mit einem mehrere Steuerkanten aufweisenden Mengenregelkolben ausgeführt ist, der mit einem Differenzruck beaufschlagt ist, der vor und nach einem hydraulischen Widerstand in einem Hochdruckbereich herrscht, und mit einem Druckventil, dadurch gelöst, dass das Druckventil als Schieberventil mit einem Druckregelkolben ausgeführt ist, der eine Drucksteuerkante aufweist und an einer Drucksteuerfläche mit dem Druck beaufschlagt ist, der vor oder gegebenenfalls hinter dem hydraulischen Widerstand im Hochdruckbereich herrscht. Der hydraulische Widerstand ist vorzugsweise in einer Ausgangsleitung oder Förderleitung der Verstellpumpe angeordnet. Somit handelt es sich bei dem Druck vor oder gegebenenfalls hinter dem hydraulischen Widerstand um den Druck in der Ausgangsleitung oder Förderleitung der Verstellpumpe. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind sowohl der Mengenregler als auch das Druckventil als Kolbenschieberventil oder Kolbenventil ausgeführt. Derartige Ventile werden in Hydrauliksteuerungen verwendet, um mit relativ geringem Aufwand bei kleinem Bauvolumen hohe Drücke und große Volumenströme zu regeln. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Druckventil nicht direkt als Druckbegrenzungsventil oder Druckentlastungsventil, sondern als Druckregler ausgeführt, um den Verstelldruck in einem der Verstelldruckräume in Abhängigkeit von dem Druck zu regeln, der zwischen dem Arbeitsdruckraum, insbesondere einer Druckniere, der Verstellpumpe und der Ausgangsleitung oder Förderleitung herrscht. Durch die Kombination der beiden als Schieberventile ausgeführten Regler wird erreicht, dass die geförderte Menge der Verstellpumpe unabhängig von der Pumpendrehzahl und vom Lastdruck weitestgehend konstant gehalten werden kann. Bei Erreichen eines maximalen Drucks wird der Pumpendruck über den Druckregler mit Hilfe des Hubrings geregelt. Dadurch können die Leistungsaufnahme der Pumpe reduziert und die Gefahr einer Überhitzung der Pumpe bei maximalem Druck vermieden werden. Darüber hinaus können sowohl die von der Verstellpumpe bereitgestellte Menge beziehungsweise der von der Verstellpumpe bereitgestellte Volumenstrom als auch der von der Verstellpumpe bereitgestellte Druck auf einfache Art und Weise variiert werden. Durch die Verwendung von zwei unabhängig voneinander arbeitenden Ventilkolben kann die Mengen- und Druckregelung getrennt optimiert und dadurch die hohen Anforderungen bezügliche Regelgüte und Dynamik erfüllt werden. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Verstellpumpe kompakt und kostengünstig herstellbar. Bei dem hydraulischen Widerstand handelt es sich vorzugsweise um einen festen oder konstanten hydraulischen Widerstand, wie eine Blende oder Drossel mit konstantem Durchmesser.The object is with a variable displacement pump with a cam ring which is adjustable in dependence on the pressure in a first Verstelldruckraum and a second Verstelldruckraum, and with a flow regulator, which is designed as a slide valve with a plurality of control edges having flow control piston which is acted upon by a differential pressure , which prevails before and after a hydraulic resistance in a high-pressure region, and with a pressure valve, achieved in that the pressure valve is designed as a slide valve with a pressure regulating piston having a pressure control edge and is applied to a pressure control surface with the pressure before or possibly behind the hydraulic resistance in the high-pressure area prevails. The hydraulic resistor is preferably arranged in an output line or delivery line of the variable displacement pump. Thus, the pressure before or optionally behind the hydraulic resistance is the pressure in the outlet line or delivery line of the variable displacement pump. According to a substantial Aspect of the invention, both the flow regulator and the pressure valve are designed as a piston valve or piston valve. Such valves are used in hydraulic controls to regulate high pressures and high volume flows with relatively little effort in a small volume of construction. According to a further aspect of the invention, the pressure valve is not designed directly as a pressure relief valve or pressure relief valve, but as a pressure regulator to regulate the adjustment pressure in one of the Verstelldruckräume depending on the pressure between the working pressure chamber, in particular a pressure kidney, the variable displacement pump and the output line or promotion line prevails. The combination of the two designed as a slide valve regulator ensures that the pumped amount of the variable can be kept largely constant regardless of the pump speed and the load pressure. When a maximum pressure is reached, the pump pressure is regulated via the pressure regulator with the help of the cam ring. This can reduce the power consumption of the pump and avoid the risk of overheating the pump at maximum pressure. In addition, both the amount provided by the variable displacement pump or the volume flow provided by the variable displacement pump and the pressure provided by the variable displacement pump can be varied in a simple manner. The use of two independently operating valve pistons allows the volume and pressure control to be optimized separately, thus satisfying the high requirements regarding control quality and dynamics. In addition, the variable displacement pump according to the invention is compact and inexpensive to produce. The hydraulic resistance is preferably a fixed or constant hydraulic resistance, such as a constant diameter orifice or restrictor.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckventil in Abhängigkeit von dem Druck, der zwischen dem Arbeitsdruckraum der Verstellpumpe und dem hydraulischen Widerstand herrscht, über den Mengenregler mit einem der Verstelldruckräume verbindbar ist, um den Druck vor dem hydraulischen Widerstand zu regeln. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist die Mengenregelung von der Druckregelung getrennt beziehungsweise unabhängig, und daher können die Ventilkomponenten für den Mengenregler als auch den Druckregler unabhängig voneinander optimiert werden.A preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the pressure valve in dependence on the pressure prevailing between the working pressure chamber of the variable displacement and the hydraulic resistance, via the flow regulator with one of the Verstelldruckräume is connectable to regulate the pressure before the hydraulic resistance. According to one essential aspect of the invention, the volume control is isolated from the pressure control or independent, and therefore, the valve components for the flow regulator and the pressure regulator can be optimized independently.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass einer der Verstelldruckräume über den Mengenregler und eine Ablaufdrossel mit einem Druckentlastungsraum oder Tank in Verbindung steht. Die Ablaufdrossel ermöglicht einen Druckabbau in dem zugeordneten Verstelldruckraum.Another preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that one of the Verstelldruckräume via the flow regulator and an outlet throttle with a Pressure relief space or tank communicates. The outlet throttle allows a pressure reduction in the associated adjustment pressure chamber.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregelkolben des Druckventils genau eine Steuerkante aufweist. Der mit diesem Druckregelkolben ausgestattete Druckregler wird auch als Einkantenregler bezeichnet.A further preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the pressure regulating piston of the pressure valve has exactly one control edge. The equipped with this pressure regulating piston pressure regulator is also referred to as a single edge regulator.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mengenregelkolben des Mengenreglers genau zwei Steuerkanten aufweist. Ein mit einem derartigen Mengenregelkolben ausgestatteter Mengenregler wird auch als Zweikantenregler bezeichnet.A further preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the flow control piston of the flow regulator has exactly two control edges. An equipped with such a flow control piston flow regulator is also referred to as a two-edge controller.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mengenregelkolben des Mengenreglers vier Steuerkanten aufweist. Ein mit einem derartigen Mengenregelkolben ausgestatteter Mengenregler wird auch als Vierkantenregler bezeichnet.A further preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the flow control piston of the flow regulator has four control edges. An equipped with such a flow control piston flow regulator is also referred to as a four-edge regulator.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mengenregler so mit dem Druckventil kombiniert ist, dass der Druck vor dem hydraulischen Widerstand unabhängig von dem Volumenstrom durch den hydraulischen Widerstand über den verstellbaren Hubring regelbar ist. Als Druck vor dem hydraulischen Widerstand wird der Druck bezeichnet, der zwischen dem Arbeitsdruckraum der Verstellpumpe und dem hydraulischen Widerstand herrscht. Das Druckventil ist gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung als Druckregler ausgeführt, der getrennt von dem Mengenregler arbeitet und abgestimmt werden kann. Die Erfindung ermöglicht auf einfache Art und Weise, sowohl den Volumenstrom, das heißt die Menge, als auch den Druck der Verstellpumpe zu variieren.A further preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the flow regulator is combined with the pressure valve so that the pressure upstream of the hydraulic resistance can be regulated independently of the volume flow through the hydraulic resistance via the adjustable lifting ring. The pressure before the hydraulic resistance is the pressure that prevails between the working pressure chamber of the variable displacement pump and the hydraulic resistance. The pressure valve is designed according to an essential aspect of the invention as a pressure regulator, which operates separately from the flow regulator and can be tuned. The invention makes it possible in a simple manner to vary both the volume flow, that is to say the quantity, and the pressure of the variable displacement pump.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckventil einen Druckanschluss, insbesondere eine Druckanschlussnut oder eine Druckanschlussbohrung, aufweist, der beziehungsweise die in Abhängigkeit von der Position der Drucksteuerkante mit dem Druck beaufschlagbar ist, der zwischen dem Arbeitsdruckraum der Verstellpumpe und dem hydraulischen Widerstand herrscht. Solange der Druck einen vorgebbaren Sollwert nicht überschreitet, ist eine Verbindung zwischen dem Druckanschluss und dem Arbeitsdruckraum der Verstellpumpe durch die Drucksteuerkante beziehungsweise einen zugehörigen Kolbensteg an dem Druckregelkolben unterbrochen. Wenn der Druck den Sollwert überschreitet, wird eine Verbindung von dem Arbeitsdruckraum der Verstellpumpe über den Druckanschluss zu einem der Verstelldruckräume freigegeben.Another preferred exemplary embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the pressure valve has a pressure connection, in particular a pressure connection groove or a pressure connection bore, which can be acted upon by the pressure between the working pressure chamber of the variable displacement pump and the hydraulic pressure dependent on the position of the pressure control edge Resistance prevails. As long as the pressure does not exceed a predefinable set value, a connection between the pressure connection and the working pressure chamber of the variable displacement pump is through the pressure control edge or one associated piston land on the pressure control piston interrupted. When the pressure exceeds the setpoint, a connection is released from the working pressure chamber of the variable displacement pump via the pressure connection to one of the adjustment pressure chambers.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckanschluss mit einem an dem Mengenregler vorgesehenen Verbindungsanschluss, insbesondere einer Verbindungsnut oder Verbindungsbohrung, in Verbindung steht, der beziehungsweise die wiederum mit einem der Verstelldruckräume in Verbindung steht. Der Verbindungsanschluss steht vorzugsweise über eine zusätzliche Drossel mit einem Druckentlastungsraum, wie einem Tank, in Verbindung.A further preferred exemplary embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the pressure port is connected to a connection port provided on the flow regulator, in particular a connecting groove or connecting bore, which in turn communicates with one of the adjusting pressure chambers. The connection port is preferably in communication with a pressure relief space, such as a tank, via an additional throttle.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckventil in den Mengenregler integriert ist. Dadurch kann Bauraum eingespart werden.Another preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the pressure valve is integrated in the flow regulator. This space can be saved.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregelkolben innerhalb des Mengenregelkolbens hin und her bewegbar ist. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass die beiden Kolben in einem einzigen Aufnahmeraum oder Zylinder untergebracht werden können und Verbindungsleitungen zwischen dem Druckventil und dem Mengenregler entfallen.A further preferred exemplary embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the pressure regulating piston can be moved back and forth inside the flow control piston. This provides, among other things, the advantage that the two pistons can be accommodated in a single receiving space or cylinder and connecting lines between the pressure valve and the flow regulator omitted.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Widerstand als Blende ausgeführt ist Der hydraulische Widerstand kann auch als Drossel, insbesondere als Konstantdrossel, ausgeführt sein. Wenn der Volumenstrom durch den hydraulischen Widerstand zunimmt, ergibt sich vor und hinter dem hydraulischen Widerstand eine ansteigende Druckdifferenz, die zum Regeln des Volumenstroms genutzt wird.A further preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the hydraulic resistance is designed as a diaphragm. The hydraulic resistance can also be embodied as a throttle, in particular as a constant throttle. When the volume flow increases due to the hydraulic resistance, there is an increasing pressure difference in front of and behind the hydraulic resistance, which is used to control the volume flow.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass eine variable Drossel parallel zu dem hydraulischen Widerstand geschaltet ist. Die variable Drossel ist vorzugsweise als elektrisches Ventil ausgeführt, das zur Volumenstromverstellung eine insbesondere verstellbare Drossel umfasst.A further preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that a variable throttle is connected in parallel to the hydraulic resistance. The variable throttle is preferably designed as an electric valve, which comprises a particular adjustable throttle for volume flow adjustment.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregelkolben durch eine Feder vorgespannt ist, deren Vorspannkraft über einen Elektromagneten verstellbar ist. Bei dem Elektromagneten handelt es sich vorzugsweise um einen Proportionalmagneten. Durch die Verstellung der Vorspannkraft können unterschiedliche Drücke als Sollwerte für den Druckregler eingestellt werden.A further preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the pressure regulating piston is biased by a spring whose biasing force is adjustable via an electromagnet. The electromagnet is preferably a proportional magnet. By adjusting the preload force different pressures can be set as setpoints for the pressure regulator.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckventil durch ein Pilotventil vorgesteuert ist. Das Druckventil kann aber auch direkt angesteuert sein.A further preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the pressure valve is pilot-controlled by a pilot valve. The pressure valve can also be controlled directly.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass einer der Verstelldruckräume mit Hilfe des Mengenreglers und/oder des Druckventils beziehungsweise des Mengen- und Druckreglers mit einem Regeldruck beaufschlagbar beziehungsweise beaufschlagt ist. Der Regeldruck wird mit Hilfe des Mengenreglers und/oder des Druckventils beziehungsweise des Mengen- und Druckreglers aus dem Differenzdruck zwischen dem Hochdruck im Hochdruckbereich und dem Druck, insbesondere Niederdruck, im Druckentlastungsraum oder Tank erzeugt. Der eine der Verstelldruckräume steht mit dem Tank oder Druckentlastungsrum in Verbindung. Der andere der Verstelldruckräume ist mit dem Regeldruck beaufschlagbar beziehungsweise beaufschlagt, um den Hubring zu verstellen.A further preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that one of the Verstelldruckräume by means of the quantity regulator and / or the pressure valve or the quantity and pressure regulator is acted upon or acted upon by a control pressure. The control pressure is generated by means of the quantity regulator and / or the pressure valve or the quantity and pressure regulator from the differential pressure between the high pressure in the high pressure region and the pressure, in particular low pressure, in the pressure relief space or tank. One of the Verstelldruckräume is connected to the tank or Druckentlastungsrum in connection. The other of the adjustment pressure chambers can be acted upon or acted upon by the control pressure in order to adjust the lifting ring.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regeldruck über eine beziehungsweise die Ablaufdrossel mit einem beziehungsweise dem Druckentlastungsraum oder Tank in Verbindung steht. Die Ablaufdrossel ist vorzugsweise als Konstantdrossel ausgeführt. Bei dieser Ausführung wird der Zulauf in den mit dem Regeldruck beaufschlagten Verstelldruckraum geregelt. Daher wird diese Ausführung auch als Zulaufregelung bezeichnet. Der Ablauf aus dem mit dem Regeldruck beaufschlagten Verstelldruckraum wird über die als Konstantdrossel ausgeführte Ablaufdrossel konstant gehalten.Another preferred exemplary embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the control pressure is connected via one or the outlet throttle to one or the pressure relief space or tank. The outlet throttle is preferably designed as a constant throttle. In this embodiment, the inlet is regulated in the pressurized with the control pressure Verstelldruckraum. Therefore, this design is also referred to as supply control. The drain from the adjusting pressure chamber acted upon by the control pressure is kept constant via the outlet throttle designed as a constant throttle.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regeldruck über eine Zulaufdrossel mit dem Hochdruckbereich in Verbindung steht. Die Zulaufdrossel ist vorzugsweise als Konstantdrossel ausgeführt, so dass der Zulauf zu dem Mengenregler und/oder Druckventil ebenfalls konstant ist.A further preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the control pressure is connected via an inlet throttle with the high-pressure region in connection. The inlet throttle is preferably designed as a constant throttle, so that the feed to the flow regulator and / or pressure valve is also constant.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regeldruck über den Mengenregler und/oder das Druckventil beziehungsweise den Mengen- und Druckregler mit einem beziehungsweise dem Druckentlastungsraum oder Tank verbindbar ist beziehungsweise in Verbindung steht. Bei dieser Ausführung wird der Ablauf aus dem mit dem Regeldruck beaufschlagten Verstelldruckraum geregelt. Daher wird diese Ausführung auch als Ablaufregelung bezeichnet.A further preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the control pressure via the flow regulator and / or the pressure valve or the flow and pressure regulator with one or the pressure relief space or tank is connected or is in communication. In this embodiment, the sequence is regulated from the pressure applied to the control pressure chamber. Therefore, this embodiment is also referred to as sequence control.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellpumpe als Flügelzellenpumpe mit einem Rotor ausgeführt ist, der radial verlaufende Flügelschlitze aufweist, die zur Führung von Flügeln dienen, die aus den Flügelschlitzen radial nach außen in Richtung einer Hubkontur ausfahrbar sind, die an dem verstellbaren Hubring vorgesehen ist. Die erfindungsgemäße Verstellpumpe dient vorzugsweise dazu, ein Hydraulikmedium, insbesondere Hydrauliköl, aus einem Tank anzusaugen, mit Druck zu beaufschlagen und zu mindestens einem Verbraucher zu fördern. Bei dem Verbraucher handelt es sich zum Beispiel um eine Lenkhilfseinrichtung eines Kraftfahrzeugs.A further preferred embodiment of the variable displacement pump is characterized in that the variable displacement pump is designed as a vane pump with a rotor having radially extending vane slots, which serve to guide wings, which are extendable radially outward from the vane slots in the direction of a stroke contour, the the adjustable cam ring is provided. The variable displacement pump according to the invention is preferably used to suck in a hydraulic medium, in particular hydraulic oil from a tank to pressurize and to promote at least one consumer. The consumer is, for example, a power steering device of a motor vehicle.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Gleiche oder ähnliche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
Figur 1- einen Hydraulikschaltplan einer erfindungsgemäßen Verstellpumpe mit einem Einkanten-Druckregler und einem Zweikanten-Mengenregler;
Figur 2- ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in
mit einer zusätzlichen, variablen Drossel;Figur 1 Figur 3- ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in
mit einem Druckregler, dessen Federvorspannkraft verstellbar ist;Figur 1 Figur 4- ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in
, in welchem dieFigur 1Ausführungsbeispiele der Figuren 2 und3 miteinander kombiniert sind; Figur 5- ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in
, wobei der Druckregler einen Druckregelkolben umfasst, der in einem Mengenregelkolben des Mengenreglers hin und her bewegbar ist;Figur 1 Figur 6- ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in
mit einer zusätzlichen, variablen Drossel;Figur 5 - Figur 7
- ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in
mit einem Pilotventil zur Vorsteuerung des Druckreglers;Figur 1 Figur 8- ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in
mit einem Pilotventil zur Vorsteuerung des Druckreglers und dieFigur 5 Figuren 9bis 16- ähnliche Ausführungsbeispiele wie in
den Figuren 1 mit einer Ablaufregelung.bis 8
- FIG. 1
- a hydraulic circuit diagram of a variable displacement pump according to the invention with a single-edge pressure regulator and a two-edge flow regulator;
- FIG. 2
- a similar embodiment as in
FIG. 1 with an additional, variable throttle; - FIG. 3
- a similar embodiment as in
FIG. 1 with a pressure regulator whose spring biasing force is adjustable; - FIG. 4
- a similar embodiment as in
FIG. 1 in which the embodiments of theFigures 2 and3 combined with each other; - FIG. 5
- a similar embodiment as in
FIG. 1 wherein the pressure regulator comprises a pressure control piston which is reciprocable in a flow control piston of the flow regulator; - FIG. 6
- a similar embodiment as in
FIG. 5 with an additional, variable throttle; - FIG. 7
- a similar embodiment as in
FIG. 1 with a pilot valve for precontrol of the pressure regulator; - FIG. 8
- a similar embodiment as in
FIG. 5 with a pilot valve for pilot control of the pressure regulator and the - FIGS. 9 to 16
- similar embodiments as in the
FIGS. 1 to 8 with a sequence control.
In den
Bei der Verstellpumpe 1 handelt es sich vorzugsweise um eine Hydraulikpumpe, die als Flügelzellenpumpe ausgeführt ist. In dem Rotor 4 sind radial verlaufende Schlitze 6 vorgesehen, in denen Flügel 8 in radialer Richtung geführt sind. Die Flügel 8 liegen mit ihren radial äußeren Enden an einer Hubkontur 9 an, die innen an einem Hubring 10 vorgesehen ist. Der Hubring 10 der Flügelzellenpumpe ist verstellbar, verschiebbar beziehungsweise verschwenkbar in dem Pumpengehäuse 2 angeordnet, um die Fördermenge der Flügelzellenpumpe zu variieren. Daher wird die Flügelzellenpumpe auch als Verstellpumpe bezeichnet.In the
Der Hubring 10 der Verstellpumpe 1 begrenzt innerhalb des Pumpengehäuses 2 zwei Verstelldruckräume 11, 12, die durch Dichteinrichtungen 14, 15 voneinander getrennt sind. An der rechten Seite des Hubrings 10 liegt ein Stellkolben 18 an, der durch eine Stellkolbenfeder 19 vorgespannt ist, die in einem Stellkolbenaufnahmeraum 20 vorgespannt ist. Durch die Vorspannkraft der Stellkolbenfeder 19 wird der Hubring 10 mit seiner linken Seite in Anlage an einer Anschlagfläche 16 gehalten, die an dem Pumpengehäuse 2 vorgesehen ist.The
Die Verstellpumpe 1 umfasst eine Saugniere 21 und eine Druckniere 22, die beide gestrichelt angedeutet sind. Die Saugniere 21 steht mit einem Druckentlastungsraum oder Tank 24 in Verbindung, der Hydraulikmedium, insbesondere Hydrauliköl, enthält. Wenn sich der Rotor 4 der Verstellpumpe in Pfeilrichtung, also gegen den Uhrzeigersinn, dreht, dann kommt es im Bereich der Saugniere 21 zu einer Volumenvergrößerung, die ein Ansaugen des Hydraulikmediums aus dem Tank 24 bewirkt. Gleichzeitig kommt es im Bereich der Druckniere 22 zu einer Volumenabnahme, die ein Fördern des Arbeitsmediums in eine Förderleitung oder Ausgangleitung 25 der Verstellpumpe 1 bewirkt, die zu einem Verbraucher führt, wie durch einen Pfeil 26 angedeutet ist.The
Der Bereich der Verstellpumpe 1 mit der Druckniere 22 wird auch als Arbeitsdruckraum 22 bezeichnet. Der Arbeitsdruckraum 22 steht über eine Hydraulikleitung 27 mit der Förderleitung 25 in Verbindung. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschriebenen Leitungen können als separate Leitungen oder als Kanäle ausgeführt sein, die sich durch Gehäuseteile der Verstellpumpe erstrecken. In der Förderleitung 25 ist zwischen dem Arbeitsdruckraum 22 und dem Verbraucher 26 ein hydraulischer Widerstand 28 vorgesehen, der zum Beispiel als Blende oder als Konstantdrossel ausgeführt ist. Der Arbeitsdruckraum 22 steht über die Hydraulikleitung 27 und eine weitere Hydraulikleitung 29 ebenfalls mit dem Stellkolbenaufnahmeraum 20 in Verbindung.The region of the
Der rechte Verstelldruckraum 12 der Verstellpumpe 1 steht mit dem Tank 24 und der Saugniere 21 in Verbindung. In den dargestellten Ausführungsbeispielen sorgt der Druck in dem Stellkolbenaufnahmeraum 20 und die Vorspannkraft der Stellkolbenfeder 19 dafür, dass der Hubring 10 zunächst in Anlage an der Anschlagfläche 16 gehalten wird. Wenn der Druck in dem linken Verstelldruckraum 11 zunimmt, dann bewegt sich der Hubring 10 von links nach rechts oder schwenkt um eine Schwenkachse, die in der Nähe der Dichtung 15 angeordnet ist. Durch eine derartige Verschiebung oder ein derartiges Verschwenken des Hubrings 10 kann das Hubvolumen der Verstellpumpe 1 von einem maximalen Hubvolumen auf ein minimales Hubvolumen reduziert werden. Zu diesem Zweck wird der Druck in den Verstelldruckräumen 11, 12 in Abhängigkeit von dem geförderten Volumenstrom und dem Differenzdruck geregelt, der vor oder hinter dem hydraulischen Widerstand 28 in der Förderleitung beziehungsweise Ausgangsleitung 25 herrscht.The
Bei den in den
Der Mengenregler 30 weist im Bereich des Bundes 34 einen Verbindungsanschluss 38 auf, der mit einem Druckanschluss 39 eines Druckreglers 40 in Verbindung steht. Der Raum 32 des Mengenreglers 30 steht über eine Hydraulikleitung 41 mit der Förderleitung 25 in Verbindung. Die zugehörige Verzweigungsstelle ist zwischen dem Arbeitsdruckraum 22 und dem hydraulischen Widerstand 28 angeordnet. Eine weitere Hydraulikleitung 42 verbindet einen Federraum 43, in dem die Feder 33 angeordnet ist, an einer weiteren Verzweigungsstelle, die hinter dem hydraulischen Widerstand 28 angeordnet ist, ebenfalls mit der Förderleitung 25.The
Der Mengenregler 30 umfasst einen weiteren Anschluss 44, bei dem ein weiterer Bund oder Kolbensteg angeordnet ist, der an dem Mengenregelkolben 31 ausgebildet ist. Der Anschluss 44 ist an den Tank 24 angeschlossen. Zwischen den beiden Anschlüssen 38 und 44 mündet eine weitere Anschlussleitung, die mit einer kleinen Drossel ausgestattet ist, in den Mengenregler 30. Die weitere Anschlussleitung mit der kleinen Drossel ist ebenfalls mit dem Tank 24 verbunden.The
An seinem der Feder 33 zugewandten Ende weist der Mengenregelkolben 31 einen weiteren Bund 47 auf. Der weitere Bund 47 begrenzt einen Ringraum, der über eine Verbindungsleitung 45 mit dem Tank 24 in Verbindung steht. Über eine weitere Verbindungsleitung 46 steht der Ringraum mit einem Federraum 49 des Druckreglers 40 in Verbindung. In dem Federraum 49 ist eine Feder 48 des Druckreglers 40 vorgespannt. Der Federraum 49 steht über eine Ausgleichsleitung 50 mit einem Ringraum 51 in Verbindung, der an dem der Feder 48 abgewandten Ende eines Druckregelkolbens 52 von einem Kolbenstift 54 begrenzt wird.At its end facing the
Der Kolbenstift 54 ist kraftschlüssig mit dem Druckregelkolben 52 verbunden und begrenzt mit seinem freien Ende einen Druckraum 56, der über eine Hydraulikleitung 57 mit dem Druck vor oder hinter dem hydraulischen Widerstand 28 beaufschlagt ist. Mit dem gleichen Druck ist ein weiterer Druckraum 58 beaufschlagt, der als Ringraum ausgeführt ist. Der Ringraum 58 erstreckt sich zwischen einem Bund 59, von dem der Kolbenstift 54 ausgeht, und einem weiteren Bund 60, der auch als Kolbensteg bezeichnet wird. An dem Bund 60 ist eine Drucksteuerkante 61 ausgebildet. Da es sich bei der Drucksteuerkante 61 um die einzige Steuerkante des Druckregelkolbens 52 handelt, wird der Druckregler 40 auch als Einkanten-Druckregler bezeichnet. Die Drucksteuerkante 61 ist gleichzeitig Zulaufkante für den Verstelldruck in dem Verstelldruckraum 11. Eine Ablaufdrossel 62 ermöglicht einen Druckabbau in dem Verstelldruckraum 11. Die Ablaufdrossel 62 schafft eine gedrosselte Verbindung zwischen dem Ringraum des Mengenreglers 30 und dem Tank 24.The
Der Druckregelkolben 52 befindet sich in den
Eine Zunahme des Drucks in dem linken Verstelldruckraum 11 sorgt dafür, dass der Hubring 10 gegen den Kolben 18 und die Feder 19 von links nach rechts bewegt wird. Dadurch wird die Fördermenge beziehungsweise das Hubvolumen der Verstellpumpe 1 reduziert. Eine Red uzierung der Fördermenge führt zur Abnahme des Differenzdrucks an dem hydraulischen Widerstand 28. Diese sorgt dafür, dass der Mengenregelkolben durch die Kraft der Feder 43 von rechts nach links geschoben wird. Die Steuerkante 36 an dem Bund 34 gibt nun die Verbindung zwischen dem Verbindungsanschluss 38 und dem Ringraum neben der Steuerkante 36 des Kolbens 31 frei, so dass der Verbindungsanschluss 38 über den Ringraum mit der Ablaufdrossel 62 und dem Anschluss 44 verbunden wird. Durch weitere Verschiebung des Mengenregelkolbens 31 nach links unterbricht der mittlere Bund des Kolbens 31 die Verbindung zwischen dem Ringraum des Kolbens 31 und dem Anschluss 44. Der Ringraum des Kolbens 31 ist nun nur durch die Ablaufdrossel 62 mit dem Tank 24 verbunden. Sobald vor oder nach dem hydraulischen Widerstand 28 ein maximaler Druckwert, der durch die Federvorspannkraft der Feder 48 eingestellt wird, unterschritten wird, verschiebt sich der Druckregelkolben 52 durch die Vorspannkraft der Feder 48 wieder nach links, so dass die Verbindung zwischen dem Ringraum 58 und der Druckanschlussnut 39 wieder durch den Bund 60 mit der Drucksteuerkante 61 verschlossen wird.An increase in the pressure in the
Der Mengenregler 30 arbeitet unabhängig von dem Druckregler 40. Bei einer Zunahme des Volumenstroms in der Förderleitung 25 steigt der Druck vor dem hydraulischen Widerstand 28 an. Die sich daraus ergebende Druckdifferenz wirkt zwischen dem Raum 32 und dem Federraum 43 des Mengenreglers 30. Durch den zunehmenden Druck vor dem hydraulischen Widerstand 28 wird der Mengenregelkolben 31 gegen die Vorspannkraft der Feder 33 nach rechts verschoben, bis die Steuerkante 35 an dem Bund 34 eine Verbindung zwischen dem Raum 32 und dem Verbindungsanschluss 38 freigibt, so dass Hydraulikmedium aus dem Raum 32 in den Verstelldruckraum 11 gelangt. Dabei verschließt die rechte Steuerkante 36 des Bundes 34 eine Verbindung zwischen dem Tank 24 und dem linken Verstelldruckraum 11. Der ansteigende Druck in dem Verstelldruckraum 11 lässt den Hubring 10 soweit zurückschwenken, bis sich der gewünschte Volumenstrom entsprechend der Druckdifferenz an dem hydraulischen Widerstand 28 einstellt. Sobald der Volumenstrom in der Förderleitung 25 beziehungsweise die daraus resultierende Druckdifferenz abnimmt, bewegt sich der Mengenregelkolben 31 wieder in seine dargestellte Schließstellung zurück.The
Bei dem in
Bei dem in
Bei dem in
Bei dem in
In den
Der Mengenregler umfasst einen Mengenregelkolben 81, der an einem Ende mit der Vorspannkraft einer Feder 82 beaufschlagt ist. An dem Mengenregelkolben 81 sind zwei Steuerkanten 84, 85 vorgesehen, die im Bereich eines Anschlusses 86 angeordnet sind. Der Anschluss 86 steht über eine Verbindungsleitung 88 mit dem linken Verstelldruckraum 11 der Verstellpumpe 1 in Verbindung. Das der Feder 82 abgewandte Ende des Mengenregelkolbens 81 ist über eine Hydraulikleitung 91 mit dem Druck beaufschlagt, der zwischen dem Arbeitsdruckraum 22 der Verstellpumpe 1 und dem hydraulischen Widerstand 28 herrscht. Über eine weitere Hydraulikleitung 92 steht der Federraum, in dem die Feder 82 angeordnet ist, mit der Förderleitung 25 in Verbindung.The flow regulator comprises a
Der hydraulischen Widerstand 28 ist zwischen den Verzweigungsstellen der Hydraulikleitungen 91, 92 in der Förderleitung 25 angeordnet. Der Druckregler des kombinierten Mengen- und Druckreglers 80 umfasst einen Druckregelkolben 95, der in dem Mengenregelkolben 81 hin und her bewegbar aufgenommen ist. Ein Ende des Druckregelkolbens 95 ist durch die Vorspannkraft einer Feder 96 beaufschlagt, die in dem Mengenregelkolben 81 gegen das zugehörige Ende des Druckregelkolbens 95 vorgespannt ist. An seinem der Feder 96 abgewandten Ende weist der Druckregelkolben 95 einen Kolbenstift 98 auf, der in einem Druckraum 99 mit dem Druck vor dem hydraulischen Widerstand 28 beaufschlagt ist.The
Der Anschluss 86 steht bei der Druckregelung über eine Drosselbohrung oder Ablaufdrossel 100, die der Ablaufdrossel 62 in
Wenn sich der Druckregelkolben 95 bei ansteigendem Druck in dem Druckraum 99 gegen die Federkraft der Feder 96 in dem Mengenregelkolben 81 nach rechts bewegt, dann gibt die Steuerkante 101 eine Verbindung zwischen dem inneren ringartigen Druckraum, der auch als innerer Ringraum bezeichnet wird, und dem Anschluss 86 frei, so dass Hydraulikmedium aus dem inneren Ringraum über den Anschluss 86 und die Verbindungsleitung 88 in den linken Verstelldruckraum 11 gelangt. Da der Druckregelkolben 95 nur diese eine Steuerkante 101 aufweist, wird der Druckregler auch als Einkanten-Druckregler bezeichnet. Analog wird der Mengenregler mit dem Mengenregelkolben 81 mit seinen zwei Steuerkanten 84, 85 als Zweikanten-Mengenregler bezeichnet.When the
Über eine weitere Bohrung 102 in dem Mengenregelkolben 81 steht der Federraum, in dem die Feder 96 angeordnet ist, mit einem Ringraum 103 in Verbindung, der mit dem Tank 24 in Verbindung steht. Diese Verbindung ermöglicht den Austritt oder Ausgleich von Hydraulikmedium aus dem Inneren des Mengenregelkolbens 81, wenn sich der Druckregelkolben 95 in dem Mengenregelkolben 81 bewegt. Der Mengenregler mit dem Mengenregelkolben 81, der die beiden Steuerkanten 84 und 85 aufweist, funktioniert im Prinzip genauso wie der in den
Bei dem in
Bei dem in
Bei den in den
Bei den in den
Über eine als Konstantdrossel ausgeführte Zulaufdrossel 120 wird der Zulauf des Regeldrucks in den Verstelldruckraum 12 mit den in den
Der Regeldruck wirkt bei den in den
Claims (13)
- Adjustable pump having a cam ring (10) which can be adjusted in a manner dependent on the pressure in a first adjusting pressure space (11) and a second adjusting pressure space (12), and having a quantity controller (30) which is configured as a slide valve with a quantity control piston (31; 81) which has a plurality of control edges (35, 36; 84, 85) and is loaded with a differential pressure which prevails upstream and downstream of a hydraulic resistance (28) in a high pressure region, and having a pressure valve (40), the pressure valve (40) being configured as a slide valve with a pressure control piston (52; 95) which has a pressure control edge (61; 101) and is loaded on a pressure control face with the pressure upstream or possibly downstream of the hydraulic resistance (28), the pressure valve being integrated into the quantity controller, characterized in that the pressure control piston (95) can be moved to and fro within the quantity control piston (81).
- Adjustable pump according to Claim 1, characterized in that one of the adjusting pressure spaces (11, 12) is connected via the quantity controller (30; 80) and an outflow throttle (62; 100) to a pressure relief space or tank (24).
- Adjustable pump according to either of the preceding claims, characterized in that the pressure control piston (52; 95) of the pressure valve (40) has precisely one control edge (61; 101).
- Adjustable pump according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the quantity control piston (31; 81) of the quantity controller (30) has precisely two control edges (35, 36; 84, 85).
- Adjustable pump according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the quantity control piston of the quantity controller has four control edges.
- Adjustable pump according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic resistance (28) is configured as an orifice plate.
- Adjustable pump according to Claim 6, characterized in that a variable throttle (68; 108) is connected in parallel to the hydraulic resistance (28).
- Adjustable pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure value (40) is pilot-controlled by way of a pilot valve (75; 115).
- Adjustable pump according to one of the preceding claims, characterized in that one of the adjusting pressure spaces (11; 12) can be loaded or is loaded with a control pressure with the aid of the quantity controller (30) and/or the pressure valve (40) or the quantity and pressure controller (80).
- Adjustable pump according to Claim 9, characterized in that the control pressure is connected via a or the outflow throttle (62; 100) to a or the pressure relief space or tank (24).
- Adjustable pump according to Claim 9, characterized in that the control pressure is connected via an inflow throttle (120) to the high pressure region.
- Adjustable pump according to Claim 11, characterized in that me control pressure can be connected or is connected via the quantity controller (30) and/or the pressure valve (40) or the quantity and pressure controller (80) to a or the pressure relief space or tank (24).
- Adjustable pump according to one of the preceding claims, characterized in that the adjustable pump (1) is configured as a vane cell pump with a rotor (4) which has radially running vane slots (6) which serve to guide vanes (8) which can be extended radially to the outside out of the vane slots (6) in the direction of a cam contour (9) which is provided on the adjustable cam ring (10).
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