DE19833700A1

DE19833700A1 - Pressure control for hydraulic servo pump has a spring loaded control valve with a conical valve element to progressively close the hydraulic outlet with increasing pump pressure

Info

Publication number: DE19833700A1
Application number: DE1998133700
Authority: DE
Inventors: Konrad Eppli; Reiner Mayer; Uwe Zellner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-07-27
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 2000-02-03

Abstract

A pressure control for a hydraulic servo pump has a pressure limiting valve (8) which dumps fluid above a preset pressure. The outlet to the hydraulic system is via an outlet valve with a conical valve element (12) held into the open position by an axial spring (10). The outlet valve is subjected to the combined output pressure of both vanes of the pump and progressively closes as the pump speed increases. The excess fluid is removed via the dump valve and the reducing fluid flow to the system represents a reducing servo effect with increasing pump speed, and hence with increasing vehicle speed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Förderstromre geleinrichtung für Verdrängerpumpen, insbesondere doppelhü bige Flügelzellenpumpen zum Fördern eines Druckmittels von einem Behälter zu einem Verbraucher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a Förderstromre Gel device for positive displacement pumps, in particular double-stroke vige vane pumps for pumping a pressure medium from a container to a consumer according to the generic term of claim 1.

Zur Druckölversorgung von Hilfskraftlenkungen bei Kraftfahrzeugen werden häufig Flügelzellenpumpen einge setzt. Damit der Förderstrom nicht mit der Antriebsdrehzahl des Fahrzeugmotors linear ansteigt, werden diese Pumpen mit einem Stromregelventil versehen, welches den Förderstrom bis zu einer bestimmten Drehzahl ansteigen lässt und diesen dann bei weiterem Anstieg der Drehzahl kontinuierlich abre gelt, so dass sich eine fallende Förderstrom-Kennlinie er gibt. Auf diese Weise lässt sich mit der Hilfskraftlenkung bei höheren Fahrgeschwindigkeiten ein besseres Lenkverhal ten erzielen, d. h. dass die hydraulische Kraftunterstüt zung reduziert wird, so dass sich ein besseres Lenkgefühl einstellt.For the supply of pressure oil to power steering systems Vane pumps are often used in motor vehicles puts. So that the flow rate does not match the drive speed of the vehicle engine rises linearly, these pumps are used a flow control valve, which the flow up to a certain speed and this then continuously abort as the speed increases applies so that there is a falling flow characteristic gives. In this way, the power steering better steering behavior at higher driving speeds achieve th. H. that the hydraulic power support tongue is reduced, so that there is a better steering feel sets.

Zur Erzielung einer fallenden Förderstrom-Kennlinie ist es aus der EP 0 221 062 bekannt, in eine zu einem Ver braucher führende Druckbohrung als Drosseleinrichtung eine Buchse mit zwei Querbohrungen einzusetzen. Während durch die engere Querbohrung ein Konstantstrom fliesst, lässt sich die grössere Querbohrung drosseln. Beide Querbohrungen münden in eine als Sackbohrung ausgeführte Längsbohrung, die zum Auslass führt. Zur Drosselung der grösseren Quer bohrung befestigt man am Stromregelkolben einen Steuer schieber, der aus einem Steg und einer auf diesem befestig ten Drosselplatte besteht. Bewegt sich der Stromregelkolben in Abregelrichtung, dann nimmt dieser die Drosselplatte mit, die dabei den Zulauf der grösseren Querbohrung am Au ssenumfang der Buchse mehr oder weniger überdeckt. Durch ein solches Verändern des Blendenquerschnitts lässt sich die zum Verbraucher abfliessende Fördermenge beeinflussen. Dies geschieht dadurch, dass sich der Differenzdruck zwi schen den beiden druckbeaufschlagten Stirnflächen des Stromregelkolbens erhöht, wodurch dieser eine progressive Abregelbewegung ausführt.To achieve a falling flow rate characteristic it is known from EP 0 221 062 to convert into a ver need leading pressure bore as a throttle device Insert bushing with two cross holes. While through the narrower cross hole flows a constant current throttle the larger cross hole. Both cross holes flow into a longitudinal hole designed as a blind hole, that leads to the outlet. For throttling the larger cross a control is attached to the flow control piston slide that consists of a web and one fastened on this throttle plate. The flow control piston moves in the regulating direction, then this takes the throttle plate with the inlet of the larger cross hole on the Au the circumference of the socket is more or less covered. By such a change in the aperture cross section can be influence the flow rate flowing to the consumer. This happens because the differential pressure between between the two pressurized faces of the Flow control piston increases, which makes this a progressive Control movement executes.

Weiter ist es aus der DE PS 32 11 948 bekannt, am Stromregelkolben einen dünnen Bügel aus Blech zu befesti gen, der in einem Einsatz der Druckbohrung befindliche Drosselquerschnitte in Abhängigkeit seiner Abregelbewegung weiter verkleinern kann. Auch hier erzielt man über den gesamten Drehzahlbereich eine stetig fallende Kennlinie. Ausserdem lässt sich durch die Grösse und die Zahl der Drosselbohrungen leicht festlegen, auf welchen Wert der Förderstrom bei Höchstdrehzahl abfallen soll.It is also known from DE PS 32 11 948, on Current control piston to attach a thin bracket made of sheet metal gene that is in an insert of the pressure bore Throttle cross sections depending on its regulating movement can further shrink. Here, too, you can achieve a continuously falling characteristic curve throughout the speed range. In addition, the size and number of Throttle bores easily determine the value of the Flow rate should drop at maximum speed.

Diese bekannten Einrichtungen erfordern einen verhält nismässig hohen Bauaufwand, da spezielle Bauteile in Form der Bügel und ihrer Befestigung am Stromregelkolben vorge sehen sind. Ausserdem benötigt man zusätzliche Einsätze für die Drosselbohrungen. Schliesslich ist zu beachten, dass die zusätzlichen Bauteile eine einseitige Belastung auf den Stromregelkolben durch die Federkraft ausüben, so dass der Stromregelkolben durch die Kippkräfte einer grösseren Rei bung unterliegt.These known devices require a behavior reasonably high construction costs, since special components in the form the bracket and its attachment to the flow control piston featured are seen. You also need additional bets for the throttle bores. Finally, it should be noted that the additional components put a one-sided load on the Apply the flow control piston by the spring force so that the Flow control piston due to the tipping forces of a larger row exercise is subject.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde bereits in der DE A 41 01 210 eine Regeleinrichtung für eine Flügelzellen pumpe vorgeschlagen, die einen Stromregelkolben aufweist, auf dessen eine Stirnseite der Pumpendruck und auf dessen andere Stirnseite der über einer Drosseleinrichtung gelei tete Verbraucherdruck wirkt. Der Stromregelkolben wirkt als Druckwaage, wobei der Differenzdruck bei steigender Pumpen drehzahl als Messgrösse für die abgeregelte Fördermenge wirkt. Zum Einstellen des Differenzdruckes auf der Aus lasseite der Pumpe ist ein durch eine Feder belasteter Re gelkolben vorgesehen, der über eine Öffnung und eine axiale Sackbohrung mit einem Druckraum in Verbindung steht, der mit dem Auslass verbunden ist. Mit dem Drehzahlanstieg der Pumpe lässt sich durch den auf den Kolben wirkenden Stau druck der Durchtritts-Querschnitt der Öffnung immer mehr verringern, so dass sich der auf den Stromregelkolben aus wirkende Differenzdruck erhöht. Auf diese Weise regelt der Stromregelkolben einen immer grösseren Förderstrom zur Ein lasseite der Pumpe ab. Durch Vorsehen mehrerer Öffnungen am Kolben kann eine waagrechte oder eine fallende Förderstrom- Kennlinie erzielt werden.To avoid these disadvantages, was already in the DE A 41 01 210 a control device for a vane proposed pump that has a flow control piston on one end the pump pressure and on its other end of the gelei over a throttle device tete consumer pressure works. The flow control piston acts as Pressure compensator, the differential pressure with increasing pumps speed as a measure of the regulated delivery rate works. For setting the differential pressure on the off The inlet side of the pump is a spring loaded Re gel piston provided through an opening and an axial Blind hole communicates with a pressure chamber that is connected to the outlet. With the speed increase of the Pump can be caused by the jam acting on the piston pressure the passage cross-section of the opening more and more decrease so that the flow control piston turns out acting differential pressure increased. In this way, the Flow control pistons an ever greater flow to drain side of the pump. By providing several openings on Piston can be a horizontal or a falling flow rate Characteristic can be achieved.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine be triebssichere und baulich einfache Stromregelung für eine Verdrängerpumpe, insbesondere eine doppelhübige Flügelzel lenpumpe zu schaffen, mit einer betriebssicheren und bau lich besonders einfachen Förderstromregelung.The object of the present invention is to be reliable and structurally simple current control for one Displacement pump, especially a double-stroke wing handle to create a lenpump with a reliable and construction Lich particularly simple flow control.

Ausgehend von einer Förderungstromregeleinrichtung der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Auf gabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angege benen Merkmalen.Starting from a flow control device of the This type is solved at the beginning with the information specified in the characterizing part of the claim characteristics.

Die neuartige Förderstromregeleinrichtung weist also ein Regelventil mit einem verschiebbar gelagerten Regelkol ben auf, der durch eine Feder in Richtung einer Öffnung beaufschlagt wird, die mit dem ersten der druckführenden Förderräume in Verbindung steht; auf der der Öffnung abge wandten Seite des Regelkolbens ist ein mit ihm fest verbun dener konischer Stift vorgesehen, der mit einer den Auslass mit der Kolbenkammer verbindenden Drosselbohrung zusammen wirkt; parallel zum Regelventil ist ausserdem ein Kanal im Gehäuse vorgesehen, der den Förderraum mit der Kolbenkammer verbindet.The novel flow control device thus has a control valve with a slidably mounted control piston ben on by a spring towards an opening is acted upon with the first of the pressurized Related areas; on the opening opposite side of the control piston is firmly connected to it the conical pin provided, the one with the outlet with the throttle bore connecting the piston chamber together works; there is also a channel in parallel to the control valve Housing provided that the delivery chamber with the piston chamber connects.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.In the following the invention with reference to the drawing explained in more detail.

In der in der Zeichnung dargestellten doppelhübigen Flügelzellenpumpe mit je zwei Saug- und Drucknieren ist mit 16 eine Antriebswelle bezeichnet, die in Wirkverbindung mit einem Rotor 17 steht, in dem in Schlitzen gelagerte ver schiebbare Flügel 18 angeordnet sind. Mit 19 ist ein den Rotor umgebender Kurvenring bezeichnet, mit 20 eine Stirn platte, mit 21 eine Steuerplatte und mit 14 ein Deckel.In the double-stroke vane pump shown in the drawing, each with two suction and pressure kidneys, 16 denotes a drive shaft which is operatively connected to a rotor 17 , in which slidable ver slidable vanes 18 are arranged. With 19 a curve ring surrounding the rotor is designated, with 20 an end plate, with 21 a control plate and with 14 a cover.

Neben dem Strombegrenzungsventil 8 ist nun erfindungs gemäss eine Förderstromregeleinrichtung vorgesehen, die einen verschiebbaren Regelkolben 3 aufweist, der durch eine Feder 10 in Richtung einer Öffnung 1 beaufschlagt wird, die mit einem der druckführenden Förderräume der Pumpe in Ver bindung steht. Die Feder 10 ist dabei auf der der Öffnung 1 abgewandten Seite des Regelkolbens 1 in einer Kolbenkam mer 15 angeordnet. Ferner ist auf der der Öffnung 1 abge wandten Stirnseite des Regelkolbens 3 ein mit ihm fest ver bundener konischer Stift 12 vorgesehen, der mit einer den Auslass 4, 13 mit der Kolbenkammer 15 verbindenden Drossel bohrung 2 zusammenwirkt. Parallel zum Regelventil ist ein Kanal 7 im Gehäuse 11 vorgesehen, der den Förderraum mit der die Feder 10 enthaltenden Kolbenkammer 15 verbindet.In addition to the flow control valve 8 is now fiction, provided according to a flow regulating device which comprises a displaceable control piston 3 which is urged by a spring 10 in the direction of an opening 1, which is binding in Ver with one of the pressurized feed chambers of the pump. The spring 10 is arranged on the side facing away from the opening 1 of the control piston 1 in a Kolbenkam mer 15 . Furthermore, on the opening 1 abge facing the end of the control piston 3, a fixed ver connected conical pin 12 is provided, which cooperates with an outlet 4 , 13 with the piston chamber 15 connecting throttle bore 2 . In parallel to the control valve, a channel 7 is provided in the housing 11 , which connects the delivery chamber to the piston chamber 15 containing the spring 10 .

Der von einer der Drucknieren der Flügelzellenpumpe erzeugte halbe Förderstrom fliesst nun über die Öffnung 1 zum Regelkolben 3 und öffnet diesen gegen die Kraft der Feder 10, wonach er in den ringförmigen druckführenden För derraum 6 geleitet wird. Der von der zweiten Druckniere stammende halbe Förderstrom wird über die Öffnung 5 in der Steuerplatte 21 ebenfalls in den Förderraum 6 geleitet. Der dadurch zusammengeführte gesamte Förderstrom gelangt über den Kanal 7, die Drosselbohrung 2 und den Auslass 4, 13 zum Verbraucher, beispielsweise einer Hilfskraftlenkung.Half of the flow generated by one of the pressure kidneys of the vane pump now flows through the opening 1 to the control piston 3 and opens it against the force of the spring 10 , after which it is directed into the annular pressure-carrying För derraum 6 . The half delivery flow originating from the second pressure kidney is also conducted into the delivery chamber 6 via the opening 5 in the control plate 21 . The total flow thus brought together reaches the consumer, for example an auxiliary power steering system, via the channel 7 , the throttle bore 2 and the outlet 4 , 13 .

Der aus den beiden druckführenden Förderräumen stam mende Förderstrom steigt mit der Drehzahl proportional an bis der Abregelpunkt erreicht ist, bei dem das Strombegren zungsventil 8 öffnet (üblicherweise bei einer Drehzahl von ca. 1000 U/min), wonach ein Teil des Förderstromes über den Bypass 9 zur Saugseite der Flügelzellenpumpe abgeleitet wird.The flow coming from the two pressure-carrying delivery chambers increases proportionally with the speed until the cut-off point is reached, at which the flow limitation valve 8 opens (usually at a speed of approx. 1000 rpm), after which part of the flow via the bypass 9 is derived to the suction side of the vane pump.

Da der über die Öffnung 1 geförderte halbe Förderstrom mit der Drehzahl der Pumpe proportional ansteigt, kommt es vor dem Regelkolben 3 zu einem kontinuierlich ansteigenden Staudruck mit der Folge, dass der Regelkolben 3 gegen die Kraft der Feder 10 verschoben wird. Der Öffnungsweg des Regelkolbens 3 ist dabei annähernd zur Drehzahl proportio nal. Der mit dem Regelkolben 3 fest verbundene konische Stift 12 bewirkt nun durch seine Bewegung in Richtung Dros selbohrung 2 eine Veränderung des ringförmigen Drosselboh rungsquerschnitts und somit eine entsprechende Veränderung des Förderstromes zum Verbraucher. Since the half flow delivered via the opening 1 increases proportionally with the speed of the pump, there is a continuously increasing dynamic pressure upstream of the control piston 3 , with the result that the control piston 3 is displaced against the force of the spring 10 . The opening path of the control piston 3 is approximately proportional to the speed. The fixed with the control piston 3 conical pin 12 now causes by its movement in the direction Dros selbohrung 2 a change in the annular Drosselboh approximately cross-section and thus a corresponding change in the flow rate to the consumer.

Die Form der Förderstrom-Kennlinie wird hauptsächlich durch die Ausgestaltung des konischen Stiftes 12 bestimmt. Jedoch beeinflussen sowohl die Feder 10 als auch der Ka nal 7 die Förderstrom-Kennlinie.The shape of the flow characteristic is mainly determined by the configuration of the conical pin 12 . However, both the spring 10 and the channel 7 influence the flow characteristic.

Die erfindungsgemässe Förderstromregeleinrichtung eig net sich bei entsprechender Gestaltung für alle Arten von Verdrängerpumpen. The inventive flow control device with appropriate design for all types of Positive displacement pumps.

Reference list

11

Öffnung
opening

22nd

Drosselbohrung
Throttle bore

33rd

Regelkolben
Control piston

44th

Auslass
Outlet

55

Öffnung
opening

66

Förderraum
Funding area

77

Kanal
channel

88th

Stromregelventil
Flow control valve

99

Bypass
bypass

1010th

Feder
feather

1111

Gehäuse
casing

1212th

Stift
pen

1313

Auslass
Outlet

1414

Deckel
cover

1515

Kolbenkammer
Piston chamber

1616

Antriebswelle
drive shaft

1717th

Rotor
rotor

1818th

Flügel
wing

1919th

Kurvenring
Curve ring

2020th

Stirnplatte
Faceplate

2121

Steuerplatte
Control plate

Claims

Flow control device for positive displacement pumps, in particular double-stroke vane pumps, for conveying egg nes pressure medium from a container to a consumer, the vane pump having a housing in which a rotor connected to a drive shaft is arranged, which has slidably mounted vanes in radial slots and which is mounted within a cam ring and the vane pump has a flow limiting valve, two pressure-carrying delivery chambers and a control valve for the flow flowing to the consumer, characterized by the following features:
the control valve has a displaceable control piston ( 3 ) which is acted upon by a spring ( 10 ) in the direction of an opening ( 1 ) which communicates with one of the pressure-carrying conveying spaces ( 6 );
On the end of the control piston ( 3 ) facing away from the opening ( 1 ) there is a conical pin ( 12 ) which is fixedly connected to it and which cooperates with a throttle bore ( 2 ) connecting the outlet ( 4 , 13 ) to the piston chamber ( 15 ) and
A channel ( 7 ) is provided in the housing ( 11 ) parallel to the control valve and connects the delivery chamber ( 6 ) with the piston chamber ( 15 ) containing the spring ( 10 ).