DE2015744A1 - Hydrostatische Verdrängerpumpe - Google Patents

Description

24. 3. 70 Wd/Sra

Anlage zur

Patent- und .

Ge brauehsmus t erhiIfs anme!dung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart W,- Breitscheidstraße

Hydrostatische Verdrängerpumpe "

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Verdrängerpumpe mit in etwa radialen Ausnehmungen eines Rotors geführten Verdrängerkörpern, deren aus dem Rotor tauchende Enden am Innenumfang einer geschlossenen Kurve eines Verstellkörpers gleiten, der etwa quer zum Rotor zwecks Verändern des Pumpenhubs, insbesondere zum Konstanthalten der Fördermenge¹, verstellbar ist, indem das an der Auslaßseite der Verdrängerpumpe ausströmende Druckmittel durch eine Drossel geleitet wird und die Kraft des hierbei entstehenden Differenzdrucks zum Verstellen des Verstellkörpers entgegen der Kraft einer Feder benutzt wird. .

Eine derartige Verdrängerpumpe ist bekannt aus der US-Patentschrift 2 894 458. Das an der Auslaßseite der Pumpe verdrängte Druckmittel strömt in einen Kanal, in dem eine Drossel angeordnet ist. Das durch die Drossel dem Verbraucher zuströmende Druckmittel erfährt an dieser einen Druckabfall, el·, h. es entsteht ein Dif-

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ferenzdruck. Der Druck vor und hinter der Drossel wird an die beiden Seiten eines im Verstellkörper geführten Kolbens herangeführt, an dem also nun insgesamt eine dem Differenzdruck entsprechende Kraft wirkt. Von der Seite des niedrigeren Druckes her wirkt überdies noch eine Feder auf den Kolben, der mit dem Verstellkörper durch einen Stift verbunden ist.

Je nach Größe des Differenzdruckes am Kolben wird der Verstellkörper gegenüber dem Rotor derart verschoben, daß sich die Fördermenge der Pumpe infolge Veränderung der Größe der Förderräume nach einem bestimmten Gesetz ändert, z. B. druckabhängig.

Diese bekannte Verdrängerpumpe ist durch die Anordnung diverser Bohrungen, des Kolbens und der Stiftverbindung, also von Teilen, die alle nur der Verstellung dienen, recht aufwendig.

Demgegenüberliegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ver-' drängerpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die äußerst einfach im Aufbau und damit sehr billig und wenig störanfällig ist,

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die an der Drossel erzeugte Differenzkraft unmittelbar am Verstellkörper selbst wirkt.

Auf diese Weise erhält man eine Pumpe, die, wenn sie druckabhängig geregelt wird, für die Regelung keinerlei extra Teile benötigt. Eine besonders zweckmäßige Ausbildungsform erhält man auch, wenn die Drossel mindestens unter teilweiser Mitwirkung des Verstellkörpers selbst gebildet ist.

Hierbei kann die Drossel zweckmäßigerv/eise zwischen dem Verstellkörper und der diesen aufnehmenden Gehäusewand ausgebildet sein.

Ebenfalls eine sehr einfache Bauart ergibt sich, wenn die Drossel im Verstellkörper selbst ausgebildet ist·

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Eine relativ genaue Regelung auf konstante Fördermenge, d. h. eine,Fördermenge, die drehzahlunabhängig ist, wird erreicht, wenn auf den yerstellkörper eine zusätzliche, dem Verbraucherdruck proportionale Kraft wxrkt, die dem Drehmoment, das der Rotor auf ■ den Verstellkörper ausübt, entgegenwirkt. .

Eine derartige Verdrängerpumpe eignet sich insbesondere für sog. Servolenkungen bei Kraftfahrzeugen. Hier wird die Forderung gestellt, daß bereits bei Leerlaufdrehzahl die für die Lenkung notwendige Druckmittelmenge gefördert wird. Diese soll aber bei Höchstdrehzahlen nicht oder nur unwesentlich ansteigen. Weitere vorteilhafte Alisgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine verstellbare Flügelzellenpumpe,

Fig. 2 einen Schnitt längs II-II des Ausführungsbeispiels nach Pig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 - 7 weitere Ausführungsbeispiele in stark vereinfachter Darstellung.

Die Pumpe nach den Fig. T und 2 hat einen vorderen Gehäusedeckel 1 (T einen hinteren Gehäusedeckel 11, die einen Gehäusekörper 12 zwischen sich einsehließen. Der Gehäusekörper 12 ist hohl ausgebildet, so daß sich ein Gehäuseinnenraum i3 ergibt. Diese Teile sind durch mehrere Schranken zusammengehalten.

Der Gehäuseinnenraum wird teilweise von einem Rotor 15 ausgefüllt, der drehfest auf einer im vorderen und hinteren ^ehausedeekel gelagerten Welle 14 angeordnet ist.

Weiterhin befindet sich im Gehäuseinnenraum 13 ein ringförmiger Verstellkörper oder Hubring 16, der um einen gehäusefest angeordneten Stift 17 verschwenkbar ist. Die Breite des Hubrings 16 ist

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um ein ganz geringes kleiner als die Breite des Gehäusekörpers 12, sein Innendurchmesser ist größer als der Außendurchmesser des Rotors.

Im Rotor 15 sind mehrere radiale Schlitze 18 angeordnet, in denen Flügel 19 gleitend gelagert sind. Diese legen sich mit ihren äußeren Enden an den Innenumfang 2Oedes Hubrings 16.

An der Innenwand 21 des Gehäuseinnenraums 13 befindet sich unter einem rechten Winkel zum Stift 17 ein Anschlag 22, diesem diametral gegenüber eine Feder 23. Im Ruhezustand drückt die Feder 23 den Hubring 16 gegen den Anschlag 22. Hierdurch entsteht zwischen dem Rotor und dem Hubring ein sichelförmiger Zwischenraum, (Saug- und Druckraum) der nun seine maximale Größe erreicht hat.

An der Innenwand 21 des Gehäuses befindet sich in Höhe des Stiftes 17 weiterhin ein Vorsprung 24, diesem diametral gegenüber ein Vorsprung 25. Zwischen den Vorsprüngen 24 und 25 und dem Außenumfang des Hubrings 16 befinden sich Zwischenräume 26, 27 geringer Breite, welche Drosselstellen bilden, auf die später näher eingegangen sei.

Durch Verschwenken des Hubrings um den Stift 17 wird die Längsachse des Hubrings gegenüber der Rotorachse verschoben, d. h. die Innenwand 20 des Hubrings kann gegenüber dem Rotor eine exzentrische Lage einnehmen.

Im hinteren Gehäuseteil 11 sind in bekannter V/eise zv/ei .nierenförmige Ausnehmungen 28, 29 ausgebildet, die in Figur 2 strichpunktiert dargestellt sind. Die Ausnehmung 28, die etwa einen Winkel von 150° einschließt, liegt auf der Seite des Stifts 17, die Ausnehmung 29, die einen ebensogroßen Winkel einschließt, auf der gegenüberliegenden Seite. .

Von der nierenförmigen Ausnehmung 29 führen Ausnehmungen 30 und 30',die in den Gehäusedeckeln 10 und 11 ausgebildet sind, radial nach außen und verbinden die nierenförmige Ausnehmung 29 mit dem

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Teil des Gehäuseinnenraums 13» der zwischen dem Außenumfäng des" Hubrings 16 und der Innenwand 21 des Gehäuseinnenraums 13 oberhalb der Vorsprünge 24 und 25 liegt. Die Ausnehmungen 30 und 3.0' sind in den I¹Ig. 1 und 2 strichpunktiert dargestellt. , «_

•Von dem Teil des Gehäuseinnenraums,"der zwischen dem Äußenumfang des Hubrings 16 und der Innenwand 21 unterhalb der VorSprünge 24, 25 liegt und in dem die Feder 23 angeordnet ist, geht eine Bohrung 31 aus, die Anschluß zu einem nicht dargestellten Verbrau-eher hat. .·".---.."

Am Außenumfang des Hubrings 16 ist in dem Sektor, der zwischen dem Stift 17 und der Feder 23 liegt, eine Vertiefung 32 angeordnet, in welche sich ein Bolzen 33 legt, der Teil eines Differentialkolbens 34 ist. Dieser ist in einer Gehäusebohrung 35 geführt, deren Achse etwa tangential zu einem Kreis verläuft, dessen Radius dem Abstand des Stiftes 17 zur Rotorachse entspricht. Der Kolbenteil · großen Durchmessers des Differentialkolbens begrenzt einen Druckraum 36» der ebenfalls von dem in der Bohrung 31 herrschenden Druck über einen Kanal 35.' beaufschlagt ist. Der Raum 37 oberhalb des Differentialkolbens ist druckentlastet. Seine Y/irkrichtung ist der Drehrichtung der Rotors entgegengerichtet.

Im Ruhezustand der Pumpe drückt die Feder 23 den Hubring um den Bolzen 17 nach oben gegen den Anschlag 22; Die Exzentrizität des Hubrings gegenüber dem Rotor hat ihren maximalen Wert erreicht»

Wird der Rotor von einer nichtdargestellten Antriebsmaschine, ζ. B. einer Brennkraftmaschine, angetrieben, so wird"an den nierenförmigen Ausnehmungen 28 in bekannter V/eise Druckmittel angesaugt und zu den nierenförmigen Ausnehmungen 29 gefördert, von wo es über die radiale Ausnehmung 30' in den Raum oberhalb des Hubrings verdrängt wird. Von hier strömt es über die Drosselstellen .26, in den Raum unterhalb des Hubrings und von dort über, die Bohrung 31 zum Verbraucher.

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Im Bereich niedriger Drehzahlen, d. h. bei geringer Fördermenge, ist der Druckabfall an den Drosselstellen 26, 27 sehr gering, und das gesamte geförderte Druckmittel strömt ohne großen Widerstand dem Verbraucher zu. Wenn die Drehzahl ansteigt und damit die Fördermenge größer wird, wird der Druckabfall an den Drosselstellen 26, 27 größer, d. h. es entstellt eine Druckdifferenz in den Räumen oberhalb und unterhalb des Hubrings und damit eine Kraft, die den Hubring entgegen der Kraft der Feder 23 um den Stift 17 verschwenkt. Durch das Verschwenken des Hubrings v/erden aber die Saug- und Förderräume zwischen dem Rotor und dem Innenumfang des Hubrings verkleinert, so daß die Fördermenge trotz höherer Drehzahl gleich bleibt. Die Vergrößerung der Fördermenge durch Steigerung der Drehzahl einerseits und.die Verkleinerung der Förderräume durch Verschwenken des Hubrings halten sich also die Waage, so daß sich stets ein Gleich gewichtzustand einstellt und damit eine fast konstante Fördermenge.

Die Flügel 19 des Rotors üben auf den Hubring 16 ein Drehmoment aus, wodurch dieser entgegen der Kraft der Feder verstellt würde, was zu einer Verfälschung der konstant zu haltenden Fördermengen führen würde. Damit der Hubring aber nur drehzahlabhängig und nicht druckabhängig verstellt wird, muß diesem Moment entgegengewirkt werden. Das geschieht durch den Differentialkolben 54, der vom Verbraucherdruck beaufschlagt ist, d. h. die Gegenkraft ist dem Verbraucherdruck proportional. Der Bolzen 33 am Differentialkolben 34 drückt dabei in die Vertiefung 32 des Hubrings 16, Wäre die zuletzt beschriebene Anordnung nicht vorhanden, so würde die Pumpe auch druckabhängig regeln.

Durch Anordnung der Drosselstellen 26, 27 zwischen Hubring und Gehäuseinnenwand 21 erhält man somit eine äußerst einfache Regulierung der Fördermenge.

Wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zeigt, können die Kraft der auf den Hubring wirkenden Feder und die des iJifferentialkolbens vereinigt werden.

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Der Differentialkolben ist mit 40 bezeichnet, sein Kolbenteil 40' mit großem Durchmesser ist in einer eine Gehäusebohrung verschließenden Verschlußschraube 41 geführt, während sein Kolbenteil 40'' mit kleinem Durehmesser sich in Richtung des Hubrings 16 erstreckt. In Achsrichtung des Differentialkolbens schließt sich ein Fortsatz 43 an, der aber vom Koibenteil kleinen Durchmessers 42 getrennt ist. Der Portsatz 43 legt sich in die Vertiefung 32 des Hubrings 16, und zwar mit einem-pilzartig ausgebildeten Kopf. Zwischen diesem und dem Gehäuse ist eine Feder 44 angeordnet, die in der Funktion der Feder 23 des vorherigen Ausführungsbeispiels entspricht, nur daß ihre Wirkrichtungin derjenigen des Differentialkoibens verläuft. Der Differentialkolben ist wiederum vom Verbraucherdruck beaufschlagt, ^om Druckraum 45 des Diffentialkolbens verlauft ein Kanal 46 zu einem Überdruckventil 47» das zu einem Rücklaufkanal 48 entlastet ist. Wird im Verbraucherkreis ein festgelegter Maximalwert des Drucks überschritten, so öffnet sich das Druckbegrenzungsventil 47, und der Druck im Raum 45 bricht zusammen. Das hat zur Folge, daß die Kraft des auf den Hubring wirkenden Hochdrucks den Hubring um den Zapfen 17 vollständig nach unten entgegen der Kraft der Feder 41 verschiebt. Auf diese Weise erhält man eine sog. nullhubregelung.

Beim stark vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 ist der Verstellkörper bzw. Hubring 16' längsverschiebbar im Gehäusekörper 12' geführt. Die Gehäusedeckel sind wiederum so ausgebildet wie im. Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 und 2.

An der Innenwand des Gehäusekörpers 12' sind Führungsflächen 50 angeordnet, zwischen denen der Verstellkörper 16'gleitet. Die Drosselstelle 51 ist in einem Kanal 52 angeordnet, der die Räume oberhalb und unterhalb des Verstellkörpers 16' miteinander verbindet. Der Kanal selbst befindet sich im Gehäusekörper 12'.

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Der Durchflußquerschnitt der Drossel 51 ist durch eine willkürlich von außen einstellbare Nadel 51' veränderbar. Dem vom Rotor 15 auf den Verstellkörper ausgeübten Drehmoment, das zum Verkanten führen kann, wird durch an den Pührungsflächen 50 ausgebildete, druckbeaufschlagte Taschen 53 entgegengewirkt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wirkt die Druckdifferenz wieder unmittelbar am Verstellkörper, also ohne irgendwelche Zwischenglieder. Mit Hilfe der Nadel 51' kann der Querschnitt der Drossel 51 geändert werden, wodurch sich auch auf den Hubring 16' einwirkende Differenzdruck ändert. Durch diese Maßnahme laß-¹, sich jede gewünschte, konstante Pumpenfördermenge einstellen.

Im ebenfalls stark vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiel nach der Pig. 5 sind am Verstellkörper 16'' zwei einander diametral gegenüberliegende Bolzen 55, 56 angeordnet, die in entsprechenden Bohrungen des Gehäusekörpers 12'' geführt sind. Die Drosselstellen 26, 27 sind wie im Ausführungsbeispiel nach den Pig. 1 und 2 ausgebildet. Um ein Verkanten oder Klemmen der Kolben 55, 56 durch das vom Rotor 15 auf den Verstellkörper ausgeübte Drehmoment zu verhindern, sind zwei Differentialkolben 57, 58 vorgesehen, die wiederum vom Verbraucherdruck beaufschlagt sind.

Beim Ausführungsbeispiel nach der Pig. 6 sind im Verstellkörper 16*'' zwei einander diametral gegenüberliegende Schlitze 60, ausgebildet. In jeden Schlitz greift ein gehäusefest angeordneter Führungskörper 62, 63. Die Pührungskörper sind entweder als Stifte oder Rollen ausgebildet.

Beim Ausführungsbeispiel nach der Pig. 7 ist die Drossel im Veretellkörper 16¹¹¹¹ selbst angeordnet. Sie trägt die Bezeichnung 65 und ist Teil eines Kanal 66, der die Räume oberhalb und unterhalb des Verstellkörpers verbindet. Die Spalte zwischen dem Verstellkörper und der ihn umgebenden Gehäusewand sind durch

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Dichtkörper 67, 68 abgedichtet, die in Ausnehmungen 69, 70 des Gehäusekörpers 12·'· liegen. Sie werden vom Bifferenzdruek gegen die Gehäuseausnehmungen und den Verstellkörper gepreßt. Die
Dichtkörper können als elastische Rollen oder als Flügel ausgebildet sein. .

Claims (1)

Robert Bosch GmbH /0 R. 9819 Stuttgart Ansprüche: M.!Hydrostatische Verdrängerpumpe mit in etwa radialen Aus-, nehmungen eines Rotors geführten Verdrängerkörpern, deren - aus dem Rotor tauchende Enden am Innenumfang einer geschlossenen Kurve eines Verstellkörpers gleiten, der etwa quer zum Rotor zwecks Verändern des Pumpenhubs, insbesondere zum Konstanthalten der Fördamenge, verstellbar ist, indem das an der Auslaßseite der Verdrängerpumpe ausströmende Druckmittel durch eine Drossel geleitet wird und die Kraft des hierbei entstehenden Differenzdrucks zum Verstellen des Verstellkörpers entgegen der Kraft einer Feder benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Drossel (26,27; 51; 65) erzeugte Differenzdruckkraft unmittelbar am Verstellkörper (161 1611") selbst wirkt. 2. Hydrostatische Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel mindestens unter teilweiser Mitwirkung des Verstellkörpers (16; 16·'; 16111) selbst gebildet ist. 3. Hydrostatische Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß $le Drossel (26; 27) zwischen dem Verstellkörper (16) und der diesen aufnehmenden Innenwand des Gehäuses (21) ausgebildet ist. - 11-109843/0728 Robert Bosch GmbH . ft. 9819 Stuttgart . Ji ■..:.■■■"■■· -4. Hydrostatische Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (.65) im Verstellkörper (16* " V) selbst ausgebildet ist. , 5. Hydrostatische Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 . ■bis-4» dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellkörper, wie an sich bekannt, um einen gehäusefesten Punkt (1?) schwenk-" - bar ist. 6. Hydrostatische Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche T bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Verstellkörper (16./. 16'* *') - abgesehen von der Differenzdruckkraft und der Kraft der Feder (23) - eine dritte Kraft (34) wirksam ist* die proportional dem hinter der Drossel herrschenden Druck ist und die entgegen dem auf den Verstellkörper durch Pumpendruck und Reibung entstehenden Drehmoment auf den Verstellkörper einwirkt. . . . 7♦ Hydrostatische Verdrängerpumpe nach Anspruch ,6. dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft und die dritte Kraft örtlich vereinigt und in derselben Richtung wirksam sind. 8. Hydrostatische Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß. die dritte Kraft in Form von druckmittelbeatfbchlagten Kolben (34; 40; 57, 58) auf den Verstellkörper einwirkt. 1-09843/0728 - 12 - Robert Bosch GmbH JJ R. 9819 Stuttgart 9. Hydrostatische Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch· gekennzeichnet, daß der Verstellkörper (161) gegenüber dem Rotor (15) zwischen an der Gehäuseinnenwand angeordneten Führungsflächen (50) verschiebbar ist, und daß dem durch Pumpendruck und Reibung auf den Verstellkörper entstehenden Drehmoment durch an den Führungsflächen angeordnete, druckbeaufschlagte Flächen (53) entgegengewirkt wird. 10. Hydrostatische Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß. der Verstellkörper, wie an sich bekannt, mittels zwei einander diametral gegenüberliegenden, am Verstellkörper angeordneten Kolben (55, 56) geführt ist, die in Gehäusebohrungen gleiten, und daß dem durch Pumpendruck und Reibung auf den Verstellkörper ausgeübten Drehmoment wenigstens ein vom Verbraucherdruck beaufschlagter Differentialkolben (57, 68) entgegenwirkt.

1.1. Hydrostatische Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Verstellkörper· (16''*) zwei einander diametral gegenüberliegende Schlitze (60, 61) ausgebildet sind, und daß in jeden Schlitz ein gehäusefest angeordneter Führungskörper (62, 63) greift.

12. Hydrostatische Verdrängerpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen Innenwand des Gehäuses und

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Außenwand, des Verstellkörpers (16¹¹¹¹) notwendige Spiel durch " einen Diehtkörper .(67, 68) abgedichtet ist, der vom Differenzdruck an die Außenwand des Verstellkörpers gepreßt wird. ·

13. Hydrostatische Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (51), wie an sich bekannt, im gehäuse ausgebildet ist und daß deren Querschnitt einstellbar ist.

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