DE19747341A1

DE19747341A1 - Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen

Info

Publication number: DE19747341A1
Application number: DE19747341A
Authority: DE
Inventors: Konrad Eppli
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-10-27
Filing date: 1997-10-27
Publication date: 1999-04-29
Also published as: EP1027541A1; WO1999022143A1; BR9813305A; DE59801349D1; US6257841B1; JP2001521104A; ES2163899T3; JP4108272B2; EP1027541B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Ver drängerpumpen, insbesondere Flügel- und Rollenzellenpumpen, die einen Druckraum aufweisen, der über eine Bohrung, in welcher ein Regelkolben gegen die Kraft einer Feder ver schiebbar ist, mit einem an einen Auslaß angeschlossenen Druckkanal in Verbindung steht. Der Regelkolben steuert den Auslaßquerschnitt eines Drosselkanals in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl bzw. vom Förderstrom. In einer Gehäuse bohrung ist außerdem ein Stromregelventil mit einem durch die Kraft einer Feder belasteten Regelkolben vorhanden.

Eine derartige Regeleinrichtung ist aus der WO-A1- 96/09475 bekannt. Mit dieser Regeleinrichtung wird eine fallende Förderstromkennlinie erreicht. Um unterschiedliche Formen der Förderstromkennlinie zu ermöglichen müssen un terschiedliche Federn und unterschiedliche Kolbendurchmes ser verwendet werden. Wird jedoch eine Förderstromkennlinie mit einem unstetigen Verlauf, beispielsweise mit einem stu figen Verlauf, gewünscht, so läßt sich eine solche Kennli nie nur mit erhöhtem Aufwand, beispielsweise durch die Ver wendung von zwei nach einander wirkenden Federn verwirkli chen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit mög lichst geringem Bauaufwand eine Regeleinrichtung für belie bige, darunter auch fallende, Förderstromkennlinien zu schaffen, die einen unstetigen Verlauf aufweisen. Unter schiedliche Formen der Kennlinie sollen leicht darstellbar sein.

Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 gekennzeich nete Regeleinrichtung gelöst. Der Regelkolben besitzt we nigstens eine Steuerkante, durch die in Verbindung mit der Öffnung des Drosselkanals die Querschnittsfläche des Dros selkanals während einer Bewegung des Regelkolbens in Rich tung auf den Federraum verkleinert wird. Außerdem besitzt der Regelkolben wenigstens eine weitere Steuerkante, durch die in Verbindung mit der Öffnung des Drosselkanals die Querschnittsfläche des Drosselkanals während der Bewegung des Regelkolbens in Richtung auf den Federraum vergrößert wird. Mit einer solchen Ausführung ist es möglich, daß die Förderstromkennlinie der Verdrängerpumpe von dem Punkt an einen fallenden Verlauf aufweist, an dem die erste Steuer kante beginnt, die Öffnung des Drosselkanals zu überdecken und damit die offene Querschnittsfläche des Drosselkanals zu verkleinern. Damit wird der an den Verbraucher gelie ferte Förderstrom verringert. Von einem zweiten Punkt an, an dem die zweite Steuerkante in den Bereich der Öffnung des Drosselkanals eintritt, wird in diesem Bereich die of fene Querschnittsfläche des Drosselkanals zunehmend vergrö ßert. Damit ergibt sich eine Unstetigkeitsstelle im Verlauf der Förderstromkennlinie, beispielsweise dahingehend, daß die Kennlinie von diesem Punkt weniger steil oder gar nicht mehr abfällt. Die durch die erste Steuerkante abgeregelte Menge wird durch die zweite Steuerkante bestimmt nachgere gelt.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Er findung sind in den Unteransprüchen angegeben. Besonders einfach lassen sich die Steuerkanten ausführen, wenn die erste Steuerkante durch eine Verschneidung zwischen der dem Federraum zugewandten Stirnfläche des Regelkolbens und der zylindrischen Umfangsfläche des Regelkolbens gebildet ist.

Die weitere Steuerkante ist dann als Begrenzungskante einer an der zylindrischen Umfangsfläche des Regelkolbens ange ordneten Ringnut ausgeführt.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel sind beide Steu erkanten durch je eine Begrenzungskante zweier an der zy lindrischen Umfangsfläche des Regelkolbens angeordneten Ringnuten gebildet. Dadurch können die Förderstromkennli nien vielfältiger eingestellt werden. Beispielsweise ergibt sich eine viskositätsabhängige Förderstromkennlinie, die besonders gute Kaltstarteigenschaften besitzt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläu tert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Verdränger pumpe mit der Regeleinrichtung, wobei sich der Regelkolben in seiner Grundstellung be findet;

Fig. 2 einen Teilquerschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 die Einzelheit III der Fig. 1 in vergrößer tem Maßstab;

Fig. 4 die Einzelheit III aus Fig. 3, jedoch mit verschobenem Regelkolben;

Fig. 5 die Einzelheit III wie in Fig. 3, jedoch nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Die Erfindung wird anhand des Beispieles einer Flügel zellenpumpe beschrieben. Mit gleicher Wirkung kann die Er findung jedoch auch bei anderen Verdrängerpumpen, bei spielsweise bei Rollenpumpen, angewendet werden. Die Flü gelzellenpumpe dient zum Fördern von Drucköl aus einem nicht dargestellten Behälter zu einem nicht dargestellten Verbraucher, beispielsweise einer Hilfskraftlenkung.

In einem Gehäuse 1 ist ein Pumpenpaket 2 eingesetzt, das aus einem Rotor 3, einem Kurvenring 4 und mehreren Ar beitsschiebern 5 besteht. Der Rotor 3 ist über eine An triebswelle 6 in einem Lagergehäuse 7 gelagert.

Zwischen den Arbeitsschiebern 5 und dem Kurvenring 4 sind nicht dargestellte Arbeitskammern in der Form von Ver drängerzellen gebildet, die an ihren beiden axialen Seiten von zwei Steuerplatten 8 und 9 begrenzt sind. In den Steu erplatten 8 und 9 sind in bekannter Weise Drucköffnungen 10 und nicht dargestellte Saugöffnungen vorgesehen. Die Druck öffnungen 10 stehen in Verbindung mit einem Druckraum 10A.

Ein Bypass-Stromregelventil 11 mit einem durch eine Feder belasteten Kolben 11A für die Regelung des zu einem Druckanschluß geführten Drucköls ist in bekannter Weise in dem Lagergehäuse 7 angeordnet. Die Ausbildung des Stromre gelventils 11 und eines außerdem noch vorhandenen, nicht sichtbaren Druckbegrenzungsventils ist allgemein bekannt, beispielsweise aus der US-A-5 098 259 und wird daher nicht näher beschrieben. Ebenso sind die Saug- und Druckkanäle, die die Arbeitskammern mit einem Sauganschluß, dem Stromre gelventil 11 und dem Druckbegrenzungsventil verbinden, in dem Lagergehäuse 7 angeordnet. Auch diese Kanäle sind all gemein bekannt und werden deshalb nicht näher beschrieben. Eine Blende des Bypass-Stromregelventils 11 ist in dem La gergehäuse 7 in der Form eines Drosselkanals 12 angeordnet.

Der Drosselkanal 12 erstreckt sich von einer Boh rung 13, die in dem Lagergehäuse im wesentlichen parallel zu der Achse der Antriebswelle 6 angeordnet ist, zu einem Auslaßkanal 14. Die Öffnung des Drosselkanals 12 mündet in der Bohrung 13 in einen Federraum 15, der eine Feder 16 enthält. Die Feder 16 stützt sich einerseits an dem Ende der Bohrung 13 in dem Lagergehäuse 7 und andererseits an einem Regelkolben 17 ab, der in der Bohrung 13 verschiebbar geführt ist. Die Drucköffnungen 10 stehen über einen Umge hungskanal 18 ständig mit dem Federraum 15 und damit mit der Öffnung des Drosselkanals 12 in Verbindung. Der Umge hungskanal 18 ist, wie aus dem Querschnitt der Fig. 2 er sichtlich, im wesentlichen T-förmig ausgebildet und zweck mäßigerweise in dem Lagergehäuse 7 eingegossen. Der Umge hungskanal 18 ist zu der Bohrung 13 hin offen. Der Regel kolben 17 ist gegen die Kraft der Feder 16 verschiebbar. In jeder Stellung des Regelkolbens 17 bleibt über den Umge hungskanal 18 eine Verbindung von den Drucköffnungen 10 zu dem Federraum 15 erhalten.

An seinem, dem Federraum 15 zugewandten Ende besitzt der Regelkolben 17 eine Steuerkante 19, die durch die Ver schneidung zwischen der dem Federraum 15 zugewandten Stirn fläche des Regelkolbens 17 und seiner zylindrischen Um fangsfläche gebildet ist. Die Steuerkante 19 wirkt mit der Öffnung des Drosselkanals 12 zusammen derart, daß bei einer Verschiebung des Regelkolbens 17 in Richtung auf den Feder raum 15 die offene Querschnittsfläche des Drosselkanals 12 verkleinert wird. Die Steuerkante 19 kann als scharfe Kan te, als Stufe oder als Fase ausgebildet sein. Durch eine derartige Ausgestaltung der Steuerkante 19 kann der Dros selvorgang beeinflußt werden.

In der Nähe seines, dem Federraum 15 zugewandten Endes besitzt der Regelkolben 17 eine weitere Steuerkante 20, die durch eine Begrenzungskante einer an der zylindrischen Um fangsfläche des Regelkolbens 17 angeordneten Ringnut 21 gebildet ist.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 5 dargestellt ist, ist eine erste Steuerkante 22 an einer Begrenzungskante einer ersten Ringnut 23 gebildet. Eine zweite Steuerkante 24 ist durch eine Begrenzungskante einer zweiten Ringnut 25 gebildet. Die beiden Ringnuten 23 und 25 sind in der Nähe der dem Federraum 15 zugewandten Stirnflä che des Regelkolbens 17 an der zylindrischen Umfangsfläche des Regelkolbens 17 gebildet.

Im folgenden wird die Funktion des Regelkolbens 17 beschrieben: In der Ausgangsstellung, solange die Pumpe steht, drückt die Feder 16 den Regelkolben 17 gegen die Steuerplatte 9. Der Förderdruck der Pumpe wirkt in den Drucköffnungen 10 und damit als Staudruck auf der dem Fe derraum 15 abgewandten Stirnfläche des Regelkolbens 17. Sobald die durch den Staudruck auf die Stirnfläche ausgeüb te Kraft die Kraft der Feder 16 übersteigt, wird der Re gelkolben 17 in Richtung auf den Federraum 15 verschoben. Dabei wird zunächst durch die Steuerkante 19 die offene Querschnittsfläche des Drosselkanals 12 verkleinert. Bei einem weiteren Verschieben des Regelkolbens 17 gelangt die zweite Steuerkante 20 in den Bereich der Öffnung des Dros selkanals 12, so daß die offene Querschnittsfläche des Drosselkanals 12 mit zunehmender Verschiebung des Regelkol bens 17 in diesem Bereich vergrößert wird. Dadurch kann nach anfänglicher Verkleinerung der offenen Querschnitts fläche und damit abfallender Förderstromkennlinie die offe ne Querschnittsfläche im weiteren Verlauf der Verschiebung des Regelkolbens 17 konstant gehalten bzw. kontinuierlich vergrößert werden. Damit kann die Steigung der Förderstrom kennlinie im Abregelbereich der Verdrängerpumpe feinfühlig variiert werden. Alleine durch eine Veränderung der Gestalt des Regelkolbens 17 kann die Förderstromkennlinie leicht variiert werden. Eine solche andere Form des Regelkol bens 17 ist anhand der Fig. 5 oben beschrieben.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Pumpenpaket

3

Rotor

4

Kurvenring

5

Arbeitsschieber

6

Antriebswelle

7

Lagergehäuse

8

Steuerplatte

9

Steuerplatte

10

Drucköffnung

10

A Druckraum

11

Bypass-Stromregelventil

11

A Kolben

12

Drosselkanal

13

Bohrung

14

Auslaßkanal

15

Federraum

16

Feder

17

Regelkolben

18

Umgehungskanal

19

Steuerkante

20

Steuerkante

21

Ringnut

22

Steuerkante

23

Ringnut

24

Steuerkante

25

Ringnut

Claims

1. Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen, insbesondere Flügel- und Rollenzellenpumpen, mit folgenden Merkmalen:

- ein Druckraum (10A) der Pumpe steht über eine Boh rung (13), in welcher ein Regelkolben (17) gegen die Kraft einer Feder (16) verschiebbar ist, und über ei nen im Bereich der Bohrung (13) im wesentlichen paral lel zu dieser angeordneten Umgehungskanal (18) ständig mit einem Federraum (15) des Regelkolbens (17) und mit einem Auslaßkanal (14) in Verbindung;
- ein Stromregelventil (11) mit einem durch die Kraft einer Feder belasteten Kolben (11A) ist zur Regelung eines Nutzstromes angeordnet;
- der Regelkolben (17) steuert die offene Querschnitts fläche eines den Federraum (15) mit dem Auslaßka nal (14) verbindenden Drosselkanals (12) in Abhängig keit von dem Förderstrom der Verdrängerpumpe,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- der Regelkolben (17) besitzt wenigstens eine Steuer kante (19, 22), durch die in Verbindung mit der Öff nung des Drosselkanals (12) die offene Querschnitts fläche des Drosselkanals (12) während einer Bewegung des Regelkolbens (17) in Richtung auf den Feder raum (15) verkleinert wird;
- der Regelkolben (17) besitzt wenigstens eine weitere Steuerkante (20, 24), durch die in Verbindung mit der Öffnung des Drosselkanals (12) die offene Quer schnittsfläche des Drosselkanals (12) während einer Bewegung des Regelkolbens (17) in Richtung auf den Fe derraum (15) vergrößert wird.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- die eine Steuerkante (19, 22), durch die in Verbindung mit der Öffnung des Drosselkanals (12) die offene Querschnittsfläche des Drosselkanals (12) während ei ner Bewegung des Regelkolbens (17) in Richtung auf den Federraum (15) verkleinert wird, ist durch die Ver schneidung zwischen der dem Federraum (15) zugewandten Stirnfläche des Regelkolbens (17) und der zylindri schen Umfangsfläche des Regelkolbens (17) gebildet,
- die weitere Steuerkante (20, 24), durch die in Verbin dung mit der Öffnung des Drosselkanals (12) die offene Querschnittsfläche des Drosselkanals (12) während ei ner Bewegung des Regelkolbens (17) in Richtung auf den Federraum (15) vergrößert wird, ist durch eine Begren zungskante einer an der zylindrischen Umfangsfläche des Regelkolbens (17) angeordneten Ringnut (21) gebil det.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- die eine Steuerkante (19, 22), durch die in Verbindung mit der Öffnung des Drosselkanals (12) die offene Querschnittsfläche des Drosselkanals (12) während ei ner Bewegung des Regelkolbens (17) in Richtung auf den Federraum (15) verkleinert wird, ist durch eine Be grenzungskante einer an der zylindrischen Umfangsflä che des Regelkolbens (17) angeordneten Ringnut (23) gebildet,
- die weitere Steuerkante (20, 24), durch die in Verbin dung mit der Öffnung des Drosselkanals (12) die offene Querschnittsfläche des Drosselkanals (12) während ei ner Bewegung des Regelkolbens (17) in Richtung auf den Federraum (15) vergrößert wird, ist durch eine Begren zungskante einer zweiten an der zylindrischen Umfangs fläche des Regelkolbens (17) angeordneten Ringnut (25) gebildet.