DE19827970A1

DE19827970A1 - Regeleinrichtung für Hydraulikpumpen

Info

Publication number: DE19827970A1
Application number: DE19827970A
Authority: DE
Inventors: Konrad Eppli; Masao Yasuda
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG; Unisia Jecs Corp
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG; Hitachi Ltd
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 1999-01-07
Also published as: JPH1113652A; KR100278186B1; JP3771675B2; KR19990007251A; US6213730B1

Description

Hintergrund der Erfindung Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Strom regeleinrichtung für eine Verdrängerpumpe, wie z. B. eine Flügelzellenpumpe (Flügelzellenpumpe) Kolbenpumpe, Zahn radpumpe und im besonderen auf eine Stromregeleinrichtung, um die Durchflußmenge einer Pumpe bei einer höheren Dreh zahl niedriger zu halten als die Durchflußmenge einer Pumpe bei einer geringeren Drehzahl.

Im allgemeinen wird eine Verdrängerpumpe, z. B. eine Flügelzellenpumpe, die in Verbrennungsmotor-betriebenen Kraftfahrzeugen eingebaut ist, durch den Motor angetrieben, der als Kraftquelle dient, und die Pumpe wird als Flüssig keitsförderquelle verwendet zur Lieferung von Hydraulik flüssigkeit an Stellglieder verschiedener Hydraulikeinrich tungen, z. B. für Servolenksysteme.

Unter den verschiedenen Typen von Servolenksystemen zur Unterstützung des Drehmoments, das in manuellen Lenkun gen durch die Verwendung von Hydraulikflüssigkeiten erzeugt wird, gibt es einen Typ, der so ausgebildet ist, daß eine relativ hohe Lenkhilfe bei geringen Fahrzeuggeschwindigkei ten und eine relativ kleine Lenkhilfe bei hohen Fahrzeugge schwindigkeiten geliefert wird. Dies liegt daran, daß die Lenkung bei hohen Fahrgeschwindigkeiten stabil ist. Eine Verdrängerpumpe in Verbindung mit einem solchen Servolenk system ist erforderlich, um eine hohe Flüssigkeitsdurch flußmenge bei geringen Drehzahlen, d. h. bei geringen Fahr geschwindigkeiten, und eine geringe Durchflußmenge bei ho hen Drehzahlen bzw. bei hoher Fahrgeschwindigkeit, zu lie fern. Aus diesem Grund wurde in jüngster Zeit vorgeschla gen, Stromregeleinrichtungen einzuführen, die für die Steuerung des Flüssigkeitsstroms von der Pumpe geeignet sind und die obengenannte Charakteristik der Flüssigkeits förderung, bezogen auf die Pumpendrehzahl, bieten.

Beschreibung zum Stand der Technik

Ein Beispiel einer Stromregeleinrichtung ist in der deutschen Offenlegungsschrift DE 44 33 598 A1, dargestellt. Die Einrichtung enthält ein variables Stromregelventil, angeordnet in einem Auslaßkanal, der mit der Auslaßseite einer Verdrängerpumpe verbunden ist, und einen Stromregel kreis in Zusammenwirkung mit der Auslaßöffnung, um eine Rückführung der Flüssigkeit zur Saugseite der Pumpe zu gewährleisten. Der Stromregelkreis enthält ein Auslaßven til, das für die Abführung der Flüssigkeit vorgesehen ist, die von der Pumpe in Abhängigkeit verschiedener Drücke oberhalb und unterhalb des Stromregelventils geliefert wird. Das Stromregelventil dient zur Veränderung des Flüs sigkeitsstroms, der von der Pumpe gefördert und an Stell glieder durch den Auslaßkanal weitergeleitet wird. Das Stromregelventil enthält einen Kolben, der der Flüssigkeit entgegensteht, die aus der Pumpe austritt und der beweglich ist, so daß er eine Öffnungsfläche des Auslaßkanals verän dern kann, und eine Feder zur Beaufschlagung des Kolbens, so daß die Öffnungsfläche des Auslaßkanals vergrößert wird. Das Auslaßventil und das Stromregelventil arbeiten zusam men, um die Durchflußmenge der geförderten Flüssigkeit zu steuern, die durch den Auslaßkanal fließt.

In dieser herkömmlichen Einrichtung wirken bei Steigen der Drehzahl der Pumpe über einen festgelegten Wert hinaus, Auslaßventil und Stromregelventil zusammen, um den Durch fluß durch den Auslaßkanal auf einen vorher festgelegten Wert zu reduzieren. Wenn somit die Drehzahl der Pumpe den größeren Einstellwert überschreitet, wirken Auslaßventil und Stromregelventil zusammen, um den Flüssigkeitsstrom auf dem festgelegten Wert zu halten. Unter diesen Bedingungen, wenn die Drehzahl der Pumpe den höheren Einstellwert über schreitet, wird die von der Pumpe geförderte Durchflußmenge wesentlich höher als die Durchflußmenge, die durch das Aus laßventil abgeführt wird. Jedoch bewirkt die bekannte Ein richtung eine unerwünschte Erhöhung der Durchflußmenge durch den Auslaßkanal über den festgelegten Wert hinaus. Wenn die Pumpe mit höheren Drehzahlen über den festgelegten höheren Wert hinaus betrieben wird, wird die Durchflußcha rakteristik der Flüssigkeit durch den Auslaßkanal instabil aufgrund des Flüssigkeitsdurchsatzes, der mit steigender Pumpendrehzahl ansteigt. Das führt zu einer nachlassenden Betriebsgenauigkeit des Stellgliedes und somit der Hydrau likeinrichtung, an die die Flüssigkeit von der Pumpe über den Auslaßkanal geliefert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromregeleinrichtung für eine Verdrängerpumpe zu lie fern, die in der Lage ist, eine erwünschte stabile Durch flußcharakteristik der Flüssigkeit zu liefern, die aus der Pumpe bei hohen Drehzahlen gefördert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Entsprechend eines Merkmals der vorliegenden Erfindung ist eine Einrichtung für die variable Steuerung bzw. Rege lung einer Flüssigkeitsmenge vorgesehen, die von einer Ver drängerpumpe geliefert wird, enthaltend:

- einen mit einer Pumpe kommunizierenden Auslaßkanal;
- ein Stromregelventil zur Veränderung der Durchflußmen ge, die durch den Auslaßkanal gefördert wird, wobei das Stromregelventil in den Auslaßkanal eingebaut wird;
- einen Stromregelkreis in Zusammenwirkung mit dem Aus laßkanal, um einen vorher festgelegten Flüssigkeits strom zu gewährleisten, wobei der Stromregelkreis ein schließlich eines Auslaßventils in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen dem vor und nach dem Stromre gelventil anstehenden Druckunterschied beaufschlagt wird;
- den Stromregelventil einschließlich einer mit der Aus laßseite der Pumpe kommunizierenden Kolbenbohrung, ei nem beweglich in der Kolbenbohrung angeordneten Kolben mit verschiedenen Positionen, durch die verschiedene Öffnungszonen des Auslaßkanals definiert sind, und ei ner Feder zur Beaufschlagung des Kolbens in einer Richtung, um die Öffnungsfläche des Auslaßkanals zu vergrößern, wobei der Kolben zwischen den Positionen durch eine beaufschlagende Kraft der Feder und eine variable Kraft verschiebbar ist, die auf den Kolben in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstrom, der von der Pumpe gefördert wird, wirksam wird;
- hierbei enthält die Feder eine erste Feder und eine zweite Feder in Reihe angeordnet.

Entsprechend einer weiteren Ausführung der vorliegen den Erfindung ist eine Einrichtung zur Stromregelung der Flüssigkeit vorgesehen, die von einer Verdrängerpumpe ge fördert wird, enthaltend:

- einen mit einer Pumpe kommunizierenden Auslaßkanal;
- eine festen Drosselbohrung, angeordnet im Auslaßkanal;
- einen Stromregelkreis in Zusammenwirkung mit dem Aus laßkanal zur Gewährleistung eines festgelegten Flüs sigkeitsstroms, wobei der Stromregelkreis ein Auslaß ventil enthält, das in Abhängigkeit der Druckunter schiede zwischen dem Flüssigkeitsstrom vor und nach der festgelegten Drosselbohrung betätigt wird und
- einen Stromregelventil, vorgesehen zur Veränderung der Durchflußmenge durch den Auslaßkanal, wobei das ge nannte Stromregelventil im Auslaßkanal nach der fest gelegten Drosselbohrung eingebaut ist und wobei das Stromregelventil eine Kolbenbohrung enthält, die mit der Auslaßseite der Pumpe verbunden ist sowie ein Kol ben beweglich in der Kolbenbohrung sitzt und Positio nen aufweist, durch die verschiedene Öffnungsflächen des Auslaßkanals definiert sind und eine Feder den Kolben in einer Richtung so beaufschlagt, daß sich die Öffnungsfläche des Auslaßkolbens vergrößert, wobei der Kolben verschiebbar zwischen den Positionen durch eine beaufschlagende Kraft der Feder und eine variable Kraft gehalten wird, die auf den Kolben in Abhängig keit von der geförderten Durchflußmenge der Pumpe wirkt;
- hierbei enthält die Feder eine erste Feder und eine zweite Feder in Reihe angeordnet.

Kurzbeschreibung der Figuren

Fig. 1 ist ein Längsschnitt, entlang einer Achse einer Pumpenwelle, einer ersten Anordnung einer Stromregeleinrichtung für eine Hydrau likpumpe, entsprechend der vorliegenden Er findung;

Fig. 2 ist eine Abbildung mit Darstellung einer Beziehung zwischen der geförderten Durch flußmenge und der Drehzahl der Pumpe;

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der ersten Ausführung und

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführung der Einrichtung entspre chend der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Anordnung

Fig. 1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführung eines Stromregelventils für eine Flügelzellenpumpe, die zur Er klärung der vorliegenden Erfindung dient. Die Flügelzellen pumpe unter Punkt 11 in Fig. 1 ist geeignet als Flüssig keitsdruckförderquelle für Hydraulikstellglieder verschie dener Fahrzeugkomponenten, wie z. B. Hydrolenkungen, die die Stellglieder mit zwei verschiedenen Durchflußmengen, abhängig von der Drehzahl einer Energiequelle des Fahr zeugs, liefern. Die Flügelzellenpumpe 11 wird durch die Energiequelle mit verschiedenen Drehzahlen, z. B. durch einen Motor angetrieben und so ausgeführt, daß eine erste relativ große vorher festgelegte Durchflußmenge bei niedri gen Fahrgeschwindigkeiten und eine zweite vorher festgeleg te Durchflußmenge bei hohen Fahrgeschwindigkeiten geliefert wird, wobei diese Menge kleiner ist als die erste.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Stromregelungsein richtung zusammen mit einem Pumpenkörper 15 in ein Pumpen gehäuse eingebaut, das die Flügelzellenpumpe 11 als eine Einheit bildet. Die Flügelzellenpumpe 11 enthält eine Pum penwelle 12, die zum Antrieb mit einer Energiequelle, z. B. einem Motor, verbunden ist, einen Deckel 13 und ein Gehäu se 14 in Zusammenwirkung mit Deckel 13, um einen Hohlraum zu bilden, in dem der Pumpenkörper 15 untergebracht ist. Ein Saugkanal 16 ist im Gehäuse 14 ausgebildet und hydrau lisch mit der Saugseite des Pumpenkörpers 15 verbunden. Ein Saugkanal 16 ist ebenfalls hydraulisch verbunden mit einem Flüssigkeitsbehälter. Eine Auslaßbohrung 17 ist im Gehäu se 14 ausgebildet und stellt einen Teil eines Auslaßkanals dar, der den Abfluß der Flüssigkeit auf der Auslaßseite des Pumpenkörpers 15 zur Versorgung des hydraulischen Stell glieds gestattet. Bezugsnummern 16 und 19 bezeichnen ein metallisches Lager bzw. eine Öldichtung, die im Gehäuse 14 untergebracht sind.

Der Pumpenkörper 15 enthält einen Zylinderrotor 20, antriebsmäßig verbunden mit der Pumpenwelle 12, eine Viel zahl von Flügeln 21, radial beweglich montiert am Außenum fang des Rotors 20, einen Kurvenring 22 mit einer innenlie genden Umfangskurvenfläche entgegen dem Außenumfang des Rotors 20, und zwei Steuerplatten 23, angeordnet an entge gengesetzten axialen Seiten von jeweils Rotor 20 und Kur venring 22. In Fig. 1 ist eine der beiden Steuerplatten 23 dargestellt. Die Flügel 21, der Außenumfang von Rotor 20, die innenliegende Kurvenumfangsfläche am Kurvenring 22 und die Steuerplatten 23 wirken zusammen, um die Pumpenkammer dazwischen zu definieren. Die Pumpenkammern variieren in ihrer Größe in Abhängigkeit von der Umdrehung des Rotors 20 und der Gleitposition der Flügel 21 auf der Innenumfangs kurvenfläche des Kurvenrings 22, der im allgemeinen eine elliptische Querschnittsform aufweist. Der Pumpenkörper 15 führt die kontinuierliche Pumpenbetätigung durch die Volu menänderung der Pumpenkammern aus und liefert den Flüssig keitsdruck. Der Aufbau des Pumpenkörpers ist allgemein be kannt und wird z. B. in der Deutschen Offenlegungsschrift DE 44 33 598 A1, veröffentlicht am 28. März 1996, beschrie ben, welche in dieser Beschreibung zitiert ist.

Die Steuerplatte 23 hat Auslaßöffnungen 24a und 24b und Einlaßöffnungen, die nicht dargestellt sind und die mit der räumlich kleineren Pumpenkammer bzw. der räumlich grö ßeren Pumpenkammer des Pumpenkörpers 15 in Verbindung ste hen. Die Einlaßöffnungen sind außerdem hydraulisch verbun den mit dem Saugkanal 16, um den Saugkanal 16 mit der räum lich größer werdenden Pumpenkammer des Pumpenkörpers 15 zu verbinden. Die Auslaßöffnungen 24a und 24b sind hydraulisch mit der Auslaßbohrung 17 verbunden, die offen ist an einer Endfläche zum Gehäuse 14, die mit einer Endfläche der Steu erplatte 23 in Verbindung steht. Die Auslaßbohrung 17 ist mit der räumlich kleiner werdenden Pumpenkammer des Pumpen körpers 15 über eine Druckkammer 25 des Pumpenkörpers 15 und ein Stromregelventil 26 verbunden, das später im Detail erklärt wird. Die Druckkammer 25 wird durch den Deckel 13 und den Pumpenkörper 15 festgelegt und hat im allgemeinen eine runde Form.

Die Auslaßöffnung 24a führt radial nach außen und öff net in die Druckkammer 25. Die Auslaßöffnung 24b verläuft axial und öffnet sich zur einen Endfläche der Steuerplat te 23 und verläuft dann im wesentlichen senkrecht und öff net in die Druckkammer 25. Die Auslaßöffnung 24b geht somit in eine gebogene Kanalform über.

Die Auslaßbohrung 17 ist hydraulisch verbunden mit der Druckkammer 25 über einen Verbindungskanal 29, der in Ge häuse 14 gebildet wird und zur Endfläche des Gehäuses 14 öffnet. Der Verbindungskanal 29 hat einen axial verlaufen den Kanalabschnitt, der entlang der Achse der Pumpenwel le 12 verläuft und einen radialen Kanalabschnitt im wesent lichen senkrecht zum axialen Kanalabschnitt darstellt. Die Auslaßbohrung 17 und der Verbindungskanal 29 bilden den Auslaßkanal, durch den die Flüssigkeit vom Pumpenkörper 15 an die Stellglieder geleitet wird.

Das Stromregelventil 26 ist in den Auslaßkanal einge baut. Das Stromregelventil 26 hat die Aufgabe, einen Flüs sigkeitsstrom zu verändern, der durch den Auslaßkanal fließt. Das Stromregelventil 26 enthält eine Kolbenbohrung 27 in Verbindung mit der Auslaßseite des Pumpenkörpers 15, einen in der Kolbenbohrung 27 zwischen bestimmten Stellun gen beweglichen Kolben 28, wodurch verschiedene Öffnungs flächen des Auslaßkanals definiert werden, und eine Feder 30 zur Beaufschlagung des Kolbens 28 in eine Richtung, die geeignet ist, die Öffnungsfläche des Auslaßkanals zu ver größern. Der Kolben 28 ist durch eine Betätigungskraft der Feder 30 zwischen den Positionen verschiebbar sowie durch eine variabel auf den Kolben 28 wirkende Kraft in Abhängig keit vom Flüssigkeitsdurchfluß, der vom Pumpenkörper 15 geliefert wird. Der Kolben 28 verfügt über eine Fläche in Richtung der Kraft, d. h. entgegen dem dynamischen Druck der vom Pumpenkörper 15 über Auslaßbohrung 24b gelieferten Flüssigkeit und eine entgegengesetzte Oberfläche in Rich tung der Beaufschlagungskraft der Feder 30. Die Feder 30 hat die Form einer Federeinheit einschließlich einer ersten Feder 38 und einer zweiten Feder 39 sowie einen Verstellan schlag 40 zur Verbindung der ersten und zweiten Feder 38 und 39. Die ersten und zweiten Federn 38 und 39 sind in Reihe durch den Verstellanschlag 40 angeordnet. Die erste Feder 38 weist eine erste Steifigkeit und eine zweite Fe der 39 eine zweite Steifigkeit auf, die größer ist als die erste Steifigkeit. Der Verstellanschlag 40 beschränkt die Komprimierung der ersten Feder 38 in einer Richtung entge gen der anderen Richtung. D. h., diese Richtung ist so ori entiert, daß der Kolben 28 gezwungen wird, sich dahingehend zu bewegen, daß die Öffnungsfläche des Auslaßkanals redu ziert wird.

In diesem Fall wird die Kolbenbohrung 27 im Gehäuse 14 gebildet und erstreckt sich in axialer Richtung der Pumpen welle 12 und ist zur Endfläche des Gehäuses 14 hin geöff net. Die Kolbenbohrung 27 schneidet den radialen Kanalab schnitt des Verbindungskanals 29. Das Stromregelventil 26 verfügt über Ventileinlaß- und Ventilauslaßöffnungen, die mit dem radialen Kolbenabschnitt des Verbindungskanals 29 verbunden sind, so daß die Flüssigkeit in die Kolbenboh rung 27 fließen und hindurchfließen kann, um in die Auslaß bohrung 17 einzuströmen. Die Kolbenbohrung 27 erstreckt sich hierbei in Querrichtung, bezogen auf den durch den Auslaßkanal strömenden Flüssigkeitsstrom. Die Kolbenboh rung 27 liegt gegenüber der Auslaßöffnung 24b der Steuer platte 23 und ist mit der räumlich kleiner werdenden Pum penkammer des Pumpenkörpers 15 verbunden. Der Kolben 28 besteht aus einer hohlen Zylinderform mit einer scheibenar tigen unteren Wand 28a und einer umlaufenden Seiten wand 28b, die miteinander verbunden sind, um eine Feder sitzbohrung zu definieren, von der die Federeinheit 30 auf genommen wird. Die untere Wand 28a hat eine gegen den dyna mischen Flüssigkeitsdruck in der Auslaßöffnung 24b gerich tete Außenfläche und eine gegen die Beaufschlagungskraft der Federeinheit 30 gerichte Innenfläche. Die Seiten wand 28b liegt gegenüber dem Öffnungsbereich des Auslaßka nals. Der Verstellanschlag 40 ist an der Federsitzbohrung des Kolbens 28 angebracht. Der Verstellanschlag 40 verfügt über einen Bolzenabschnitt 42, der sich entlang der Achse der Pumpenwelle 12 in Richtung einer Bodenfläche der Kol benbohrung 27 erstreckt, und einen Flanschabschnitt 41, der sich radial nach außen vom Bolzenabschnitt 42 aus er streckt. Der Bolzenabschnitt 42 ist so lang, daß er den Boden der Kolbenbohrung 27 an einem axialen Ende berührt, wenn die erste Feder 38 über einen vorher festgelegten Ab stand zusammengedrückt wird, in Abhängigkeit von der Bewe gung des Kolbens 28 gegenüber der ersten Feder 38. Der Flanschabschnitt 41 liegt zwischen den ersten und zweiten Federn 38 und 39. Die Kolbenbohrung 27, die umlaufende Sei tenwand 28b des Kolbens 28 und der Verstellanschlag 40 wir ken zusammen und definieren so eine erste Federkammer in nerhalb der Federsitzbohrung, von der die erste Feder 38 aufgenommen wird. In dieser Anordnung ist die erste Fe der 38 eine Schraubenfeder, durch die der Bolzenab schnitt 42 des Verstellanschlags 40 zum Boden der Kolben bohrung 27 reicht. Die erste Feder 38 wird an einem Ende durch den Boden der Kolbenbohrung 27 gehalten, und das ge genüberliegende Ende wird durch den Flanschabschnitt 41 des Verstellanschlags 40 gehalten. Die untere Wand 28a, die umlaufende Seitenwand 28b des Kolbens 28, der Flanschab schnitt 41 des Verstellanschlags 40 definieren gemeinsam eine zweite Federkammer innerhalb der Federsitzbohrung, in der die zweite Feder 39 untergebracht ist. Die zweite Fe der 39 wird an einem Ende durch die untere Wand 28a des Kolbens 28 gehalten, die gegenüberliegende Seite durch den Flanschabschnitt 41 des Verstellanschlags 40. Eine Teller feder wird in dieser Anordnung als zweite Feder 39 verwen det.

Der Kolben 28 ist in seiner normalen Darstellung in Fig. 1 dargestellt, in der der Kolben 28 durch die erste Feder 38 gegen die Steuerplatte gedrückt wird, so daß eine maximale Öffnungsfläche am Auslaßkanal gewährleistet ist. Der Kolben 28 ist durch den Flüssigkeitsdruck innerhalb der Druckkammer 25 gegenüber den Beaufschlagungskräften der ersten und zweiten Federn 38 und 39 aus der normalen Posi tion in die Positionen beweglich, bei denen der Kolben 28 nach links entsprechend der Abb. 1 verschoben wird, und zwar von der Steuerplatte 23 aus, so daß reduzierte Öff nungsflächen am Auslaßkanal entstehen, die kleiner sind als die maximale Öffnung desselben.

Wie Abb. 3 zeigt, verfügt der Auslaßkanal B innerhalb eines Stromregelkreises A in Zusammenwirken mit dem Auslaß kanal B über einen Abschnitt, um einen festgelegten Durch fluß der Flüssigkeit aus dem Pumpenkörper 15 zu gewährlei sten. Der Stromregelkreis A enthält ein Auslaßventil 37, das die Flüssigkeit in Abhängigkeit des Druckunterschiedes vor und nach dem Stromregelventil 26 ablassen kann. Das Auslaßventil 37 ist hydraulisch verbunden mit dem Flüssig keitsbehälter.

Wie Fig. 1 zeigt, enthält das Auslaßventil 37 eine Kolbenbohrung 31, gebildet im Gehäuse 14 in Verbindung mit der Druckkammer 25, einen Kolben 32, verschieblich angeord net in der Kolbenbohrung 31, und eine Rückstellfeder 33 zur Beaufschlagung des Kolbens 32 in Richtung Druckkammer 25. Die Kolbenbohrung 31 erstreckt sich im wesentlichen paral lel zur Achse der Pumpenwelle 12. Ein Auslaßkanal 34 ist am einen Ende zur Kolbenbohrung 31 nahe einem offenen Ende der Kolbenbohrung 31, die der Druckkammer 25 gegenüberliegt, geöffnet. Der Auslaßkanal 34 ist mit dem Saugkanal 16 ver bunden. Ein Ansaugkanal 35 ist an einem Ende zur Kolbenboh rung 31 im unteren Bereich der Kolbenbohrung 31 geöffnet. Der Ansaugkanal 35 ist mit der Auslaßbohrung 17 verbunden. Der Kolben 32 unterteilt die Kolbenbohrung 31 in eine Kol bendruckkammer, angeordnet am offenen Ende der Kolbenboh rung 31, und eine Kolbenstaudruckkammer 36, angeordnet im unteren Seitenbereich der Kolbenbohrung 31. Die Kolben druckkammer steht in Verbindung mit der Druckkammer 25 des Pumpenkörpers 15, und die Kolbenstaudruckkammer 36 ist über den Ansaugkanal 35 in Verbindung mit der Auslaßbohrung 17. Der Kolben 32 ist beidseitig beweglich in der Kolbenboh rung 31, um das offene Ende des Abflußkanals 34 in Abhän gigkeit der Druckunterschiede in der Druckkammer 25 und der Auslaßbohrung 17 zu öffnen und zu schließen. Somit bewegt sich der Kolben 32 in der Kolbenbohrung 31 in beiden Rich tungen, um die Flüssigkeitsverbindung im Auslaßkanal 34 mit der Druckkammer 25 in Abhängigkeit der Unterschiede zwi schen dem Druck vor und nach dem Stromregelventil 26 zu steuern. Ein Flüssigkeitsstrom, ausgehend von der Druckkam mer 25, wird durch die Bewegung des Kolbens 32 gesteuert. Der Kolben 32 verfügt über eine normale Position, wie in Fig. 1 dargestellt, in die der Kolben 32 durch die Feder 33 gedrückt wird, um das offene Ende des Auslaßkanals 34 zu schließen, und um die Flüssigkeitsverbindung zwischen der Druckkammer 25 und dem Auslaßkanal 34 zu beschränken. Der Kolben 32 wird durch den Flüssigkeitsdruck in der Flüssig keitskammer 25 aus der Normalposition in eine Position be wegt, in der sich der Kolben 32 im linken Bereich befindet, wie Fig. 1 zeigt, und zwar entgegen der Federkraft der Fe der 33, um das offene Ende des Auslaßkanals 34 so weit zu öffnen, daß die Flüssigkeitsverbindung zwischen der Druck kammer 25 und dem Druckkanal 34 über die Kolbendruckkammer sichergestellt ist.

Ein Überdruckventil, hier nicht dargestellt, eines bekannten Typs ist in der Auslaßbohrung 17 eingebaut. Die ses Überdruckventil wird verwendet, um zu verhindern, daß der Flüssigkeitsdruck in der Auslaßbohrung 17 extrem an steigt; der Aufbau dieses Ventiles ist z. B. in der US-Patentschrift, Serial-Nummer 5,098,259, beschrieben.

Die Funktion der Stromregeleinrichtung der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf Fig. 1 und 2 erklärt.

Wenn die Pumpenwelle 12 nicht rotiert und die Pumpen funktion des Pumpenkörpers 15 gestoppt ist, werden der Kol ben 28 des Stromregelventils 28 und der Kolben 32 des Aus laßventils 37 in die entsprechende Normalposition gebracht, in der die Kolben 28 und 32 an der Steuerplatte 23 anlie gen, wie Fig. 1 zeigt. Der Kolben 28 gewährleistet die ma ximale Öffnungsfläche des Auslaßkanals, während der Kol ben 32 verhindert, daß der Abflußkanal 34 mit der Druckkam mer 25 des Pumpenkörpers 15 in Verbindung tritt.

Wenn die Pumpenwelle 12 in Drehbewegung versetzt wird, bewirkt der Pumpenkörper 15 die Förderung von Flüssigkeit von der sich räumlich vergrößernden Pumpenkammer in die Auslaßbohrung 17 über die Auslaßbohrungen 24a und 24b, die Druckkammer 25, den Verbindungskanal 29 und das Stromregel ventil 26. In diesem Zustand, bis die Drehzahl des Pumpen körpers 15 einen ersten Einstellwert a erreicht, der in Fig. 2 dargestellt ist, sind sowohl der statische Druck der Flüssigkeit innerhalb der Druckkammer 25 und der dynamische Druck der Flüssigkeit innerhalb der Auslaßöffnung 24b nied rig. Der Kolben 28 des Stromregelventils 26 und der Kol ben 32 des Auslaßventils 37 befinden sich noch in der ent sprechenden Normalposition, so daß eine Durchflußmenge, die aus der Auslaßbohrung 17 fließt, mit der steigenden Dreh zahl des Pumpenkörpers 15 ansteigt.

Wenn die Drehzahl der Pumpe über den ersten einge stellten Wert a ansteigt und die Differenz zwischen den Drücken vor und nach dem Stromregelventil 26 höher wird als ein bestimmter Wert, wird der Kolben 32 des Auslaßven tils 37 nach unten zum Boden der Kolbenbohrung 31 bewegt, so daß die Überschußmenge der Flüssigkeit in der Druckkam mer 25 in den Auslaßkanal 34 fließen kann. Die Durchfluß menge der Flüssigkeit, die durch die Auslaßbohrung 17 fließt, wird bei einem festgelegten Wert q1 gehalten. Diese Stromregelung erfolgt weiter, bis die Drehzahl des Pumpen körpers 15 einen zweiten eingestellten Wert b erreicht, der höher ist als der erste eingestellte Wert a.

Wenn die Drehzahl des Pumpenkörpers 15 den zweiten Einstellwert b überschreitet und der dynamische Flüssig keitsdruck, der aus der Auslaßöffnung 24b fließt, einen bestimmten Wert nicht unterschreitet, wird der Kolben 28 des Stromregelventils 26 durch den dynamischen Druck veran laßt, sich nach unten in der Kolbenbohrung 27 gegen die Federkraft der ersten Feder 38 zu bewegen. Die erste Fe der 38 wird in dem Maß zusammengedrückt, wie der Kolben 28 in die Spulenbohrung 27 hineingedrückt wird. Die Öffnungs fläche an der Ventilauslaßöffnung in Verbindung mit der Auslaßbohrung 17 wird von der Maximalgröße in Abhängigkeit von der Bewegung des Kolbens 28 verkleinert. Die Durchfluß menge, die aus der Auslaßbohrung 17 fließt, wird geringer als der erste vorbestimmte Wert q1. Solange die Drehzahl des Pumpenkörpers 15 einen dritten Einstellwert c über schreitet, der höher ist als der zweite Einstellwert b, verringert sich die Flüssigkeitsmenge, die aus der Auslaß bohrung 17 ausfließt, noch weiter.

Wenn die Drehzahl des Pumpenkörpers 15 den dritten Wert c erreicht, berührt die Spitze des Bolzenabschnitts 42 des Verstellanschlags 40 des Stromregelventils 25 den Boden der Kolbenbohrung 27, so daß die erste Feder 38 daran ge hindert wird, sich weiter zusammendrücken zu lassen. Die Durchflußmenge, die aus der Auslaßbohrung 17 fließt, er reicht einen zweiten vorher festgelegten Wert q2, der nied riger ist als der erste vorher festgelegte Wert q1. Wenn die Drehzahl des Pumpenkörpers 15 somit höher wird als der dritte eingestellte Wert c, wird durch den dynamischen Druck der Flüssigkeit, die aus der Auslaßöffnung 24b fließt, eine Last bewirkt. Unter diesen Bedingungen und unter der Annahme, daß sich die Öffnungsfläche des Ven tilausgangs nicht weiter reduziert und außerdem der Kol ben 32 des Auslaßventils 37 in der Reaktion die Pumpendreh zahl anzuheben, verzögert wird, beginnt die Flüssigkeits menge, die aus der Auslaßbohrung 17 ausfließt, allmählich anzusteigen und wird höher als der zweite vorher festgeleg te Wert q2, wie durch die unterbrochene Linie P in Fig. 2 dargestellt ist. Jedoch wird bei der Anordnung der Einrich tung in der ersten Ausführung die zweite Feder 39 zwischen Kolben 28 und Verstellanschlag 40 durch die Last zusammen gedrückt, die über den Kolben 28 auf diese ausgeübt wird.

Der Kolben 28 wird weiter in Richtung Boden der Kolbenboh rung 27 gegen die Rückstellkraft der zweiten Feder 39 be wegt, so daß die Öffnungsfläche der Ventilauslaßöffnung in Verbindung mit der Auslaßbohrung 17 weiter reduziert wird. Somit und da die Öffnungsfläche der Ventilauslaßöffnung weiter durch den Kolben 28 reduziert wird, und zwar in Ab hängigkeit des Zusammendrückens der zweiten Feder 39, wird die Steigerung der Durchflußmenge, die durch Auslaßboh rung 17 ausfließt, dadurch eliminiert. Daher, und nachdem die Pumpendrehzahl höher ansteigt als der dritte Einstell wert c, wird die Durchflußmenge an der Auslaßbohrung 17 im wesentlichen in Höhe des zweiten vorher festgelegten Werts q2 konstant gehalten, wie dies durch die durchgezoge ne Linie R in Fig. 2 dargestellt ist.

Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, kann die Flü gelzellenpumpe 11 mit der Stromregeleinrichtung die erste vorher festgelegte Durchflußmenge q1 bei den niedrigen Drehzahlen a bis b liefern und die zweite vorher festgeleg te Durchflußmenge q2 bei der höheren Drehzahl c, wie Fig. 2 zeigt. Somit kann die Flügelzellenpumpe 11 an Stellglieder den Flüssigkeitsdruck liefern, der für den ordnungsgemäßen Betrieb der Hydraulikausrüstung in Verbindung mit den Stellgliedern sowohl bei niedrigen Drehzahlen als auch ho hen Drehzahlen erforderlich ist. Dadurch wird die betrieb liche Leistung der Stellglieder und der Hydraulikausrüstung verbessert. Die Verdrängerpumpe kann auch als Kolbenpumpe, Zahnradpumpe oder als ähnliche Pumpe ausgebildet sein.

Aus der obengenannten Erklärung ist weiterhin ersicht lich, daß die Federeinheit 30 des Stromregelventils 26 eine serielle Anordnung der ersten Feder 38 und der zweiten Fe der 39 aufweist, die eine höhere Steifigkeit aufweist als die erste Feder 38, daß die Zusammendrückung der ersten Feder 38 vor dem Zusammendrücken der zweiten Feder 39 er folgt, nach Anstieg der Drehzahl des Pumpenkörpers 15. Durch das Zusammendrücken der ersten Feder 38 wird die Öff nungsfläche des Auslaßkanals reduziert, um die Durchfluß menge der Flüssigkeit durch den Auslaßkanal auf den zweiten vorher festgelegten Wert q2 abzusenken. Aufgrund des Zusam mendrückens der zweiten Feder 39 im Anschluß an das Zusam mendrücken der ersten Feder 38 wird die Öffnungsfläche des Auslaßkanals weiter reduziert, wodurch eine allmähliche und langsame Absenkung der Durchflußmenge durch den Auslaßkanal erfolgt. Die Absenkung der Durchflußmenge, die durch das Zusammendrücken der zweiten Feder 39 verursacht wird, kann die Erhöhung der Durchflußmenge eliminieren, die beispiels weise mit der verzögerten Reaktion des Auslaßventils 37 in der Pumpenbetätigung bei der höheren Drehzahl eintritt. Dadurch kann die Durchflußmenge, die aus dem Pumpenkör per 15 bei hoher Drehzahl ausfließt, im wesentlichen in Höhe des zweiten vorher festgelegten Werts q2 konstant ge halten werden, während die Drehzahl des Pumpenkörpers 15 weiter ansteigt, um den vorher festgelegten Wert c zu über schreiten. Daher kann die Stromregeleinrichtung der vorlie genden Erfindung die gewünschte Durchflußcharakteristik der Flüssigkeit erreichen, die aus dem Pumpenkörper 15 beim Pumpenbetrieb ausfließt, sowohl bei niedriger als auch bei hoher Drehzahl.

Außerdem kann durch die Anordnung des Verstellan schlags 40, der das Zusammendrücken der ersten Feder 38 beschränkt, die zweite Feder 39, die eine höhere Steifig keit als die erste Feder 38 aufweist, zusammengedrückt wer den, nachdem das Zusammendrücken der ersten Feder 38 durch den Verstellanschlag 40 vollständig beschränkt wurde. Dem gemäß wird das Zusammendrücken der zweiten Feder 39 bei höheren Drehzahlen sichergestellt, d. h., bei einer Dreh zahl über c, wie in Abb. 2 dargestellt ist. Dadurch kann die Betätigung des Kolbens 28 bei Pumpenbetrieb bei höherer Drehzahl leicht gesteuert werden, wobei eine genauere Rege lung der Durchflußmenge, die aus dem Pumpenkörper 15 bei höherer Drehzahl ausfließt, erfolgt. Zu diesem Zweck ist es leicht möglich, die gewünschte Charakteristik der Durch flußmenge zu erreichen, die von Pumpenkörper 15 bei hohen Drehzahlen ausfließt.

Zusätzlich trägt in dieser Anordnung die Verwendung der Tellerfeder als zweite Feder 39 zu einer volumenmäßigen Beschränkung der zweiten Federkammer in dem Kolben 28 bei. Dies führt zu einer Reduktion der Größe der Federeinheit 30 und des Stromregelventils 26 insgesamt.

Die zweite Feder 39 ist nicht auf die Tellerfeder wie in der ersten Ausführung beschrieben beschränkt, sondern sie kann auch die Form einer Schraubenfeder einnehmen. Wenn eine Schraubenfeder als zweite Feder 39 verwendet wird, ergibt sich eine lineare Anzeige der Charakteristik der Kompressionsverstellung relativ zur Last, so daß die wün schenswerte Charakteristik der Durchflußmenge, die aus dem Pumpenkörper 15 bei hohen Drehzahlen ausfließt, auf einfa che Weise erreicht wird. Außerdem ist die Herstellung einer Schraubenfeder leicht möglich, so daß sich durch die Anwen dung einer Schraubenfeder Fertigungskosten einsparen las sen.

Weiterhin trägt der oben beschriebene einfache Aufbau der Federeinheit 30 des Stromregelventils 26 dazu bei, daß die wünschenswerte Durchflußcharakteristik der von dem Pum penkörper 15 bei niedrigen und hohen Drehzahlen gelieferten Ausflußmenge leicht erreicht wird. Der einfache Aufbau dient außerdem dazu, die Fertigungskosten der Stromrege leinrichtung zu senken.

Außerdem wird in der ersten Ausführung der dynamische Druck an der Auslaßöffnung 24b als Kraft verwendet, die variabel auf den Kolben 28 als Reaktion auf die Durchfluß menge der Flüssigkeit wirkt, die aus dem Pumpenkörper 15 geliefert wird. Wenn jedoch eine Drosselbohrung in den Aus laßkanal eingesetzt wird, um die gesamte Durchflußmenge von dem Pumpenkörper 15 abfließen zu lassen, kann die Differenz zwischen dem vor und hinter der Drosselbohrung liegenden Druck verwendet werden, um den Kolben 28 zu betätigen. In diesem Fall, da die Differenz zwischen dem Druck vor und nach der Drosselbohrung in Abhängigkeit von der Durchfluß menge aus dem Pumpenkörper 15 variiert, kann der Kolben 28 betätigt werden, wenn die Drehzahl des Pumpenkörpers 15 den festgelegten Wert erreicht.

Bezogen auf Fig. 4 wird eine zweite bevorzugte Ausfüh rung der Stromregeleinrichtung nachstehend erklärt.

In Fig. 4 ist eine Festdrossel 100 in einen Abschnitt des Auslaßkanals B eingebaut, der mit dem Stromregelkreis A zusammenwirkt. Das Stromregelventil 126 ist im Auslaßkanal B hinter der Festdrossel 100 und dem Stromregelkreis A an geordnet. Das Stromregelventil 126 hat denselben Aufbau wie das Stromregelventil 26, das in der ersten Ausführung er klärt wurde.

Bezugszeichenliste

11

Flügelzellenpumpe

12

Pumpenwelle

13

Deckel

14

Gehäuse

15

Pumpenkörper

16

Saugkanal

17

Auslaßbohrung

18

Lager

19

Öldichtung

20

Zylinderrotor

21

Flügel

22

Kurvenring

23

Steuerplatte

24

a Auslaßöffnung

24

b Auslaßöffnung

26

Stromregelventil

27

Kolbenbohrung

28

Kolben

29

Verbindungskanal

30

Federeinheit

38

Feder

39

Feder

40

Verstellanschlag

41

Flanschabschnitt

42

Bolzenabschnitt

100

Festdrossel

126

Stromregelventil.

Claims

1. Einrichtung zur Regelung des Durchflusses von Flüs sigkeit aus einer Verdrängerpumpe, enthaltend:

- einen Auslaßkanal in Verbindung mit der Pumpe;
- ein Stromregelventil zur Durchflußveränderung von Flüssigkeit, die durch einen Auslaßkanal fließt, wobei das genannte Stromregelventil im Auslaßkanal angeord net ist und
- einen Stromregelkreis in Zusammenwirkung mit dem Aus laßkanal, um einen vorher festgelegten Flüssigkeits fluß zuzulassen, wobei der genannte Stromregelkreis ein Auslaßventil einschließt, das in Abhängigkeit des Differenzdrucks vor und nach dem Stromregelventil be tätigt wird;
- das Stromregelventil, einschließlich einer Kolbenboh rung in Verbindung mit der Auslaßseite der Pumpe, ein beweglich in der Kolbenbohrung angeordneter Kolben mit entsprechenden Positionen, durch die verschiedene Öff nungsflächen des Auslaßkanals definiert sind; und eine Feder zur Beaufschlagung des Kolbens in einer Rich tung, die geeignet ist, die Öffnungsfläche des Durch laßkanals zu vergrößern, wobei der genannte Kolben zwischen den Positionen durch eine Beaufschlagungs kraft der Feder und eine variable Kraft verschoben wird, die auf den Kolben in Abhängigkeit von der Durchflußmenge der Flüssigkeit, die aus der Pumpe ge fördert wird, tätig wird;
- wobei die genannte Feder eine erste Feder und eine zweite Feder in Reihe angeordnet aufweist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Feder eine Steifigkeit und die zweite Feder eine zweite Steifig keit aufweisen, wobei die zweite Steifigkeit höher liegt als die Steifigkeit der ersten Feder.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Auslaßkanal einen Abschnitt aufweist, der innerhalb des Stromregelkrei ses liegt, wobei das genannte Stromregelventil innerhalb des Abschnitts des Auslaßkanals angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei das Stromregel ventil einen Verstellanschlag enthält, der die Verstellung der ersten Feder in der anderen Richtung entgegengesetzter Komprimierungsrichtung beschränkt, wobei dieser Verstel lanschlag die erste und zweite Feder verbindet.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei der Kolben, die Kolbenbohrung und der Verstellanschlag zusammenwirken, um eine erste Federkammer zu bilden, in der die erste Feder untergebracht ist sowie der Kolben und der Verstellanschlag zusammenwirken, um eine zweite Federkammer zur Aufnahme der zweiten Feder zu bilden.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, wobei der Kolben in zylindrischer Hohlform ausgebildet ist und eine Federsitz bohrung aufweist, die einen Teil der jeweils ersten und zweiten Federkammern bildet, wobei der genannte Kolben ei nen Boden aufweist, der die gegenüberliegenden Oberflächen definiert, die der Beaufschlagungskraft der Feder und der variablen Betätigungskraft entgegenstehen, sowie eine um laufende Seitenwand, die an der Öffnungsfläche des Auslaß kanals liegt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, wobei der Verstellan schlag einen Bolzenabschnitt enthält, der sich durch die erste Feder erstreckt und einen Flanschabschnitt, der sich radial nach außen von dem Kolbenabschnitt erstreckt und zwischen der ersten und zweiten Feder angeordnet ist, wobei der genannte Bolzenabschnitt wegen seiner Länge am Boden der Kolbenbohrung ansteht, nachdem die erste Feder über einen vorher festgelegten Weg auf einen Komprimierungszu stand verschoben wurde, der von der Bewegung des Kolbens gegenüber der ersten Feder abhängt.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kolbenboh rung sich in Querrichtung erstreckt, bezogen auf den Flüs sigkeitsstrom, der durch den Auslaßkanal fließt.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Feder aus einer Schraubenfeder besteht.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Fe der aus einer Tellerfeder besteht.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Fe der aus einer Schraubenfeder besteht.

12. Einrichtung zur Stromregelung von Flüssigkeiten, die aus einer Verdrängerpumpe gefördert werden, enthaltend:

- einen Auslaßkanal, der mit der Pumpe verbunden ist;
- eine Festdrossel, angeordnet im Auslaßkanal;
- einen Stromregelkreis in Zusammenwirkung mit dem Aus laßkanal, um einen vorher festgelegten Flüssig keitsstrom zu gestatten, wobei der genannte Flüssig keitsregekeis ein Auslaßventil aufweist, das in Abhän gigkeit der Druckdifferenz vor und nach der Festdros sel betätigt wird und
- ein Stromregelventil zur Veränderung des Durchflusses von Flüssigkeit, die aus dem Auslaßkanal austritt, wo bei das genannte Stromregelventil im Auslaßkanal nach der Festdrossel angeordnet ist, wobei das genannte Stromregelventil eine Kolbenbohrung aufweist, die mit der Auslaßseite der Pumpe in Verbindung steht, einen beweglichen Kolben angeordnet in der Kolbenbohrung in Stellungen, die verschiedene Öffnungsflächen des Aus laßkanals definieren, und einer Feder zur Beaufschla gung des Kolbens in einer entsprechenden Richtung, zur Vergrößerung der Öffnungsfläche des Auslaßkanals, wo bei der genannte Kolben zwischen den Positionen durch eine Vorspannkraft der Feder und eine veränderbare Kraft verstellt wird, die auf den Kolben in Abhängig keit der Durchflußmenge reagiert, die von der Pumpe gefördert wird;
- wobei besagte Feder eine erste und eine zweite Feder in Serie geschaltet enthält.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, wobei die erste Fe der eine Steifigkeit und die zweite Feder eine zweite Stei figkeit aufweisen, wobei die zweite Steifigkeit höher liegt als die Steifigkeit der ersten Feder.

14. Einrichtung nach Anspruch 12, wobei der Auslaßka nal einen Abschnitt aufweist, der innerhalb des Stromregel kreises liegt, wobei die genannte Festdrossel innerhalb des Abschnitts des Auslaßkanals angeordnet ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 12, wobei das Stromre gelventil einen Verstellanschlag enthält, der die Verstel lung der ersten Feder in Komprimierungsrichtung entgegen der anderen Richtung beschränkt, wobei dieser Verstellan schlag die erste und zweite Feder verbindet.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, wobei der Kolben, die Kolbenbohrung und der Verstellanschlag zusammenwirken, um eine erste Federkammer zu bilden, in der die erste Feder untergebracht ist und in der Kolben und Verstellanschlag zusammenwirken, um eine zweite Federkammer zur Aufnahme der zweiten Feder zu bilden.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, wobei der Kolben in zylindrischer Hohlform ausgebildet ist und eine Federsitz bohrung aufweist, die einen Teil der jeweils ersten und zweiten Federkammern bildet, wobei der genannte Kolben ei nen Boden aufweist, der die gegenüberliegenden Oberflächen definiert, die der Beaufschlagungskraft der Feder und der variablen Betätigungskraft entgegenstehen sowie eine umlau fende Seitenwand, die an der Öffnungsfläche des Auslaßka nals liegt.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, wobei der Verstel lanschlag einen Bolzenabschnitt enthält, der sich durch die erste Feder erstreckt, und einen Flanschabschnitt, der sich radial nach außen von dem Kolbenabschnitt erstreckt und zwischen der ersten und zweiten Feder angeordnet ist, wobei der genannte Bolzenabschnitt mit dem Boden der Kolbenboh rung in Verbindung steht, nachdem der Kolben über einen vorher festgelegten Weg in die entgegengesetzte Richtung bewegt wurde.

19. Einrichtung nach Anspruch 12, wobei die Kolbenboh rung sich in Querrichtung erstreckt, bezogen auf den Flüs sigkeitsstrom, der durch den Auslaßkanal fließt.

20. Einrichtung nach Anspruch 12, wobei die erste Fe der aus einer Schraubenfeder besteht.

21. Einrichtung nach Anspruch 12, wobei die zweite Feder aus einer Tellerfeder besteht.

22. Einrichtung nach Anspruch 12, wobei die zweite Feder aus einer Schraubenfeder besteht.