WO1999056019A1

WO1999056019A1 - Verfahren zur begrenzung des von einer hydraulikpumpe bereitgestellten drucks

Info

Publication number: WO1999056019A1
Application number: PCT/EP1999/002530
Authority: WO
Inventors: Robert Spillner; Hans-Willi Gerigk
Original assignee: Trw Fahrwerksysteme Gmbh & Co. Kg
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 1999-11-04
Also published as: DE19818141A1; JP2002506503A; DE19818141C2; US6338612B1

Abstract

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Hydraulikpumpe anzugeben, welche einerseits Druckbegrenzung, andererseits einen Verzicht auf separate und/oder zusätzliche Druckbegrenzungsventile ermöglichen. Verfahrensseitig wird zur technischen Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, ein Verfahren zur Begrenzung des von einer Hydraulikpumpe bereitgestellten hydraulischen Drucks, welche zur Bildung eines Hydraulikdruck beaufschlagten Volumens wenigstens zwei mit Befestigungsmitteln druckdicht verbundene Pumpenbauelemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Pumpenbauelemente an einem weiteren derart angeordnet wird, daß dieses oberhalb eines vorgegebenen hydraulischen Drucks im Pumpeninneren unter zumindest geringfügiger Öffnung des druckbeaufschlagten Volumens relativ zu dem anderen Pumpenbauelement bewegbar ist.

Description

VERFAHREN ZUR BEGRENZUNG DES VON EINER HYDRAULIKPUMPE BEREITGESTELLTEN DRUCKS

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung des von einer Hydraulikpumpe bereitgestellten hydraulischen Drucks sowie eine Hydraulikpumpe mit Druckbegrenzung.

Im Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zur Begrenzung des von einer Hydraulikpumpe bereitgestellten hydraulischen Drucks bekannt. Üblicherweise werden moderne Hydraulikpumpen, insbesondere für den Anwendungsfall im Bereich der Servolenktechnik, aus Modular relativ zueinander angeordneten Baugruppen bzw. Pumpenbauelementen zusammengesetzt. Die Pumpen sind zur Erzeugung eines auf den Systembedarf abgestimmten hydraulischen Drucks ausgelegt und in der von der Pumpe führenden Leitung oder in einem Betriebsdruck führenden Bereich der Pumpe ist ein sogenanntes Druckbegrenzungsventil angeordnet. Dieses

Druckbegrenzungsventil kann gemäß verschiedenen Konstruktionen ausgebildet sein. Üblich sind federbelastete und bei Überdruck öffnende Druckbegrenzungsventile, die gegebenenfalls Öl auch in einen zum Reservoir zurückführenden Bypass führen können.

Trotz zunehmender Miniaturisierung und produktions- und materialtechnisch bedingte Verbilligungen von entsprechenden Bauteilen, insbesondere Druckbegrenzungsventilen, stellen diese nach wie vor noch einen erheblichen Kostenfaktor bei der Herstellung von Hydrauliksystemen unter Verwendung von Hydraulikpumpen dar. Es handelt sich dabei um separate Einheiten, die separat hergestellt werden müssen und separat montiert werden müssen. Dadurch erhöhen sich Herstellkosten, Montagekosten und insgesamt die Systemproduktionskosten erheblich.

Andererseits kann bisher auf derartige Druckbegrenzungsventiie nicht verzichtet werden, denn ein unerwünschter Überdruck im Hydrauliksystem kann zu Beschädigungen weiterer Bauteile führen, die aus Kostengründen alle auf minimale Druckverhältnisse ausgelegt sind, oder es können sich erhebliche Fehlfunktionen ergeben.

Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren und eine

Hydraulikpumpe anzugeben, welche einerseits Druckbegrenzung, andererseits einen Verzicht auf separate und/oder zusätzliche Druckbegrenzungsventiie ermöglichen.

Verfahrensseitig wird zur technischen L ö s u n g dieser Aufgabe vorgeschlagen, ein Verfahren zur Begrenzung des von einer Hydraulikpumpe bereitgestellten hydraulischen Drucks, welche zur Bildung eines Hydraulikdruck beaufschlagten Volumens wenigstens zwei mit Befestigungsmitteln druckdicht verbundene Pumpenbauelemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Pumpenbauelemente an einem weiteren derart angeordnet wird, daß dieses oberhalb eines vorgegebenen hydraulischen Drucks im Pumpeninneren unter zumindest geringfügiger Öffnung des druckbeaufschlagten Volumens relativ zu dem anderen Pumpenbauelement bewegbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den erheblichen Vorteil in der Bauteilereduzierung, die sich insbesondere in dem Verzicht auf konventionelle Druckbegrenzungsventiie äußert. Die Herstellungsweise weicht jedoch kaum von der bisherigen Herstellungsweise ab, so daß sich eine reine Produktionskostenersparnis ergibt.

Ein beispielhafter und zum Stand der Technik gehörender Aufbau einer Hydraulikpumpe für den Anwendungsfall der Servolenkungen umfaßt eine Ventilbaugruppe, einen Pumpenkörper, eine Resonatorkammer und einen Resonatordeckel. Gemeinsam sind diese innerhalb eines Ölreservoir bereitstellenden Gehäuses angeordnet, aus dem praktisch nur die Ventilbaugruppe zum Anschluß von zuführenden und rückführenden Hydraulikleitungen herausragt.

Gemäß der Erfindung werden nun die Ventilbaugruppe, der Pumpenkörper, der Resonator und der Resonatordeckel mittels Schrauben verspannt, wozu die Kraft F aufgewandt wird. Der Resonatordeckel wird überlicherweise mit Betriebsdruck beaufschlagt. Ab einen bestimmten Druck wird die am Resonatordeckel wirkende hydraulische Kraft größer als die auf diesen Druck abgestimmte Vorspannkraft der Bolzen, so daß zwischen Ventilbaugruppe, Pumpenkörper, Resonator und Resonatordeckel Spalte entstehen können. Durch diese Spalte fließt ein geringer Ölvolumenstrom in den umgebenden Reservoirbereich, wodurch es zur gewünschten Druckbegrenzung kommt.

Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß die Schrauben oder Bolzen, deren mechanischen Eigenschaften sämtlichst bekannt und vordefiniert sind, mit einem vorgegebenen Drehmoment angezogen werden. Die elastischen Eigenschaften des Schraubenmaterials zusammen mit dem vorgegebenen Drehmoment läßt den Abhebedruck oder den Druck, bei dem es zur Spaltbildung kommt, fest vorherbestimmen.

Bisher wurden Anzugsmomente so hoch gewählt, daß keine Spaltbildungen in Druckbereichen auftreten konnten, in denen nicht das Druckbegrenzungsventil schon längst angesprochen hat. Aus diesem Grunde werden sogenannte statische Dichtungen zwischen den einzelnen Pumpenkomponenten eingesetzt. Dadurch wird ein Ölvolumenstrom geradezu verhindert. Die Druckbegrenzung erfolgt mittels konventioneller Druckbegrenzungsventiie.

Dem gegenüber stellt das erfindungsgemäße Verfahren eine erhebliche Verbesserung dar, denn die in herkömmlicher Weise zusammengesetzte Pumpe wird nun durch die Art ihrer Montage eigenständig zum druckbegrenztem System, in dem die Haltekräfte in einer direkten Beziehung zum erzeugten Innendruck gesetzt werden.

Unabhängig von der reinen Befestigungskraft kann auch die Art der Befestigungselemente verfahrensgemäß dieselbe Funktion ausüben. So ist es durchaus denkbar, einzelne Pumpenbauelemente mittels klammerähnlichen mechanischen Befestigungselementen zusammenzusetzen, die ihrerseits ausreichende elastische Eigenschaften haben, um verfahrensgemäß druckbegrenzend zu funktionieren, indem sie ab einem bestimmten hydraulischen Innendruck im Inneren der Pumpenbauelemente eine Spaltbildung zulassen. Spalte können sich im übrigen zwischen zweien oder auch zwischen mehreren Pumpenbauelementen bilden.

Mit der Erfindung wird eine völlig neuartige Hydraulikpumpe bereitgestellt, welche ihrerseits Mittel zur Begrenzung des bereitgestellten hydraulischen Drucks aufweist, nämlich Befestigungsmittel, die oberhalb eines vorgegebenen hydraulischen Drucks im Pumpeninneren unter zumindest geringfügiger Öffnung des druckbeaufschlagten Volumens Relativbewegungen von Pumpenbauelementen zulassen.

Vorzugsweise handelt es sich um die mit vorgegebenen Drehmoment angezogenen Befestigungsbolzen für den Resonatordeckel, wobei die mechanischen Eigenschaften der Bolzen vorgegeben und definiert sind.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische teilgeschnittene Darstellung eines

Ausführungsbeispiels einer Hydraulikpumpe;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie ll-ll gemäß Fig. 1 ;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den sogenannten Resonatordeckel;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Resonatorkammer;

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie Vl-Vl in Fig. 5;

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Pumpenkammer und Fig. 8 eine Ansicht einer Ventilbaugruppe.

Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Hydraulikpumpe. Die gesamte Hydraulik-Pumpen-Einheit 1 umfaßt eine Ventilbaugruppe 2, ein Pumpgehäuse 3, einen sogenannten Resonator 4 und einen Resonatordeckel 5. Die genannten Bauteile werden durch ein Tankgehäuse 6 umfaßt, welches unter Verwendung von Dichtungen 1 0 auf einem entsprechenden zylindrischen Ansatz der Ventilbaugruppe aufgesetzt ist. Der Tank 6 wird über den Deckel 7 mit Hydrauliköl befüllt und stellt zugleich das Hydraulikreservoir dar.

Wie in Fig. 2 zu sehen ist, sind zur Befestigung des Resonatordeckels 5 am nicht zuerkennenden, darunter liegenden Resonator Bolzen 1 1 , 1 2, 1 3 und 14 eingesetzt.

Die Fign. 3 bis 8 zeigen einzelne Details der genannten Bauelemente.

Der Resonatordeckel weist gemäß Fign. 3 und 4 die Bohrungen 1 6, 1 7, 1 8 und 1 9 auf, in welche die genannten Bolzen 1 1 , 1 2, 1 3, 1 4 eingesetzt werden. Der Resonatordeckel weist in an sich bekannter Weise Resonatorkammern 1 5 auf.

Der Resonator selbst führt das Öl von der Pumpe zu den Kammern im Deckel und schließlich zur Ventilbaugruppe. Der Resonator 4 weist gemäß Fign. 5 und 6 Sacklochbohrungen auf, in welchen die Bolzen 1 1 , 1 2, 1 3, 1 4 eingesetzt werden. Die Sacklochbohrungen 1 6', 1 7', 1 8', 1 9' fluchten im Zusammenbau mit den Bohrungen 1 6, 1 7, 1 8 und 1 9 des Resonatordeckels.

Für die Befestigung mit der Pumpe sind an der Resonatorunterseite Bohrungen vorgesehen, die mit Bohrungen 21 , 22, 23, 24 des Pumpgehäuses 3 fluchtend übereinstimmen, wenn die Einheiten zusammengebaut werden. Darüber hinaus fluchten die Bohrungen auch mit den Bohrungen 21 ', 22', 23' und 24' in der Ventilbaugruppe 2, wie in Fig. 8 in etwas verkleinertem Maßstab gezeigt ist.

Es lassen sich somit auf die Ventilbaugruppe 2 das Pumpengehäuse 3 und darauf der Resonator 4 aufsetzen und mittels nicht gezeigter Bolzen oder Schrauben miteinander verbinden. Darüber hinaus läßt sich der Resonatordeckel mittels den Schrauben bzw. Bolzen 1 1 , 1 2, 1 3, 1 4 am Resonator befestigen.

Zur Realisierung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn man die genannten Schrauben 1 1 , 1 2, 1 3, 1 4, welche hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften fest definiert sind, nutzt, um unter Verwendung eines vorgegebenen errechneten Drehmomentes den Resonatordeckel am Resonator zu befestigen. Die Berechnung geht aus von den elastischen und sonstigen Materialeigenschaften der Schrauben und berücksichtigt die im Resonatordeckel auftretenden Druckverhältnisse. Da das Hydraulikmedium hier aus einem geraden Fluß umgelenkt wird, baut sich ein entsprechender innendruck auf, der die genannten Schrauben 1 1 , 1 2, 1 3, 1 4 auf Zug beansprucht. Aufgrund des vorgegebenen Drehmomentes und unter Ausnutzung der elastischen Eigenschaften des Materials wird bei einem bestimmten Druck der Resonatordeckel unter Bildung eines Spaltes vom Resonator abgehoben, wodurch automatisch eine Druckbegrenzung eintritt. Wird der Druck unterschritten, setzt der Resonatordeckel wieder ausreichend dichtend auf.

Die gleiche Lehre kann auch auf die Verbindungsschrauben der unteren Baugruppen angewandt werden.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung und sind nicht beschränkend. Insbesondere können auch andersartige Befestigungselemente oder völlig anders gestaltete Öffnungsbereiche vorgesehen werden. So können Radialeinschnitte druckabhängig ausgebeult werden, elastische Klammern verwendet werden, oder sogar Antriebseinheiten zur Relativverschiebung von Gehäuseteilen verwendet werden, etwa im Sinne eines Kipphebels und dergleichen. Bezugszeichenliste

Hydraulik-Pumpen-Einheit 16, 16' Bohrung

2 Ventil-Baugruppe 17, 17' Bohrung

3 Pumpengehäuse 18, 18' Bohrung

4 Resonator 19, 19' Bohrung

5 Resonatordeckel 20 Pumpenkammer

6 Tank 21, 21' Bohrung

7 Deckel 22, 22' Bohrung

8 Ventil 23, 23' Bohrung

9 Ventil 24, 24' Bohrung

10 Dichtung

11 Schraube

12 Schraube

13 Schraube

14 Schraube

15 Kammer

Claims

Patentansprüche

1 . Verfahren zur Begrenzung des von einer Hydraulikpumpe bereitgestellten hydraulischen Drucks, welche zur Bildung eines Hydraulikdruck beaufschlagten Volumens wenigstens zwei mit Befestigungsmitteln druckdicht verbundene Pumpenbauelemente aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens eines der Pumpenbauelemente an einem weiteren derart angeordnet wird, daß dieses oberhalb eines vorgegebenen hydraulischen Drucks im Pumpeninneren unter zumindest geringfügiger Öffnung des druckbeaufschlagten Volumens relativ zu dem anderen Pumpenbauelement bewegbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die druckabhängige Relativbewegbarkeit durch die elastische Eigenschaft des Befestigungsmittels verwirklicht wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die druckabhängige Relativbewegbarkeit durch die Befestigungskräfte, mit welchen die Befestigungsmittel angeordnet werden, realisiert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Befestigungsmittel Bolzen verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen mit einem vorgegebenen Drehmoment angezogen werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Pumpenbauelement ein Resonatordeckel ist.

7. Hydraulikpumpe mit Druckbegrenzung, wobei die Pumpe zur Bildung eines Hydraulikdruck beaufschlagten Volumens wenigstens zwei mit Befestigungsmitteln druckdicht verbundene Bauelemente aufweist, welche Befestigungsmittel oberhalb eines vorgegebenen hydraulischen Drucks im Pumpeninneren eine Relativbewegung der mit den Befestigungsmitteln verbundenen Pumpenbauelemte unter zumindest geringfügiger Öffnung des druckbeaufschlagten Volumens ermöglichen.

8. Hydraulikpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel Bolzen sind.

9. Hydraulikpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen mit einem vorgegebenen Drehmoment angezogen sind.

10. Hydraulikpumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das eine relativbewegbare Pumpenbauelement ein Resonatordeckel ist.