EP0528254A2 - Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen, die aus einer Drosseleinrichtung (20) und einem Stromregelventil (18) besteht. Das Stromregelventil (18) mit einem Kolben (21) regelt mit steigender Drehzahl einen nicht benötigten Überschußstrom zur Saugseite ab. Die Drosseleinrichtung (20) erzeugt in einem Bohrungsabschnitt (17A) einen drehzahlabhängigen Staudruck, der für die Verschiebung des Stromregelventils (18) und die Verschiebung des Drosselkolbens (30) verantwortlich ist. Nach der Erfindung umgibt der Drosselkolben (30) einen festen Regelstift (28), der in seinem Mittelabschnitt (34) zum Beispiel eine kegelige Steuerkontur aufweist. Bei steigender Fördermenge verkleinert der Drosselkolben (30) den Durchtrittsquerschnitt zum Verbraucher immer stärker, so daß eine immer größere Ölmenge über den Stromregelkolben (21) abgeregelt wird. <IMAGE>

Description

• Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen, insbesondere für Flügelzellenpumpen, in welchen ein Druckraum über eine Drosseleinrichtung mit einem an einen Verbraucher angeschlossenen Auslaß in Verbindung steht. Weiter ist ein in einer Gehäusebohrung verschiebbarer Stromregelkolben vorgesehen, dessen eine Stirnfläche mit dem Druckraum Verbindung hat. Eine andere Stirnfläche des Stromregelkolbens ragt in eine Kammer, die mit dem Auslaß stromabwärts der Drosseleinrichtung verbunden ist. Der Stromregelkolben gibt in Abhängigkeit eines auf die beiden Stirnflächen wirkenden Differenzdrucks eine Verbindung vom Druckraum zu einem Pumpeneinlaßkanal frei.
• Eine mit einer Drosseleinrichtung zusammenwirkende Regeleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bereits aus der DE 41 01 210 bekannt. Dort ist als Drosseleinrichtung in einer parallel zum Stromregelkolben angeordneten gestuften Gehäusebohrung ein weiterer Kolben eingesetzt, der durch den Pumpendruck gegen die Kraft einer Feder verstellbar ist. In der Zylinderfläche dieses Kolbens befindet sich eine Öffnung, die über eine Kolbeninnenbohrung mit einem Auslaß in Verbindung steht. Durch die Stufe in der Gehäusebohrung, die als Steuerkante wirkt, läßt sich beim Verstellen des Kolbens der Durchtrittsquerschnitt der Öffnung mehr oder weniger drosseln. In Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl und damit von der angebotenen Fördermenge läßt sich daher der Arbeitsstrom der Pumpe begrenzen. Der nicht benötigte Reststrom wird durch den von einem Differenzdruck gesteuerten Stromregelkolben zum Pumpeneinlaß abgeregelt. Mit einer derartigen Drosseleinrichtung lassen sich fallende oder auch waagrecht verlaufende Förderkennlinien erzielen, wobei man zum Beispiel zur Versorgung von Hilfskraftlenkungen in Pkw eine fallende Kennlinie bevorzugt. Dies bedeutet, daß sich bei höheren Fahrgeschwindigkeiten durch Verringern der hydraulischen Lenkkraftunterstützung ein besseres Fahrgefühl einstellt. Die bekannte Drosseleinrichtung ist so aufgebaut, daß der halbe Förderstrom den Kolben gegen Federkraft öffnen muß, damit das Öl in den Druckraum einströmen kann. Dies gilt für alle Betriebszustände. Dabei entsteht ein Leistungsverlust, der, wie erwähnt, von der auf den Kolben der Drosseleinrichtung einwirkenden Federkraft herrührt. Diese Wirkung ist eine Folge der mit zweifacher Saug- und Druckzone ausgestatteten Pumpe, wobei die Drosseleinrichtung im Ausgang der einen Druckzone liegt.
• Ferner ist noch aus der DE-PS 15 53 290 eine Flügelzellenpumpe bekannt, deren Regeleinrichtung so aufgebaut ist, daß die zugehörige Drosseleinrichtung als querschnittsverengende Buchse in einer zum Verbraucher führenden Gehäusebohrung (Fig. 4) untergebracht ist. Der durch diese Drosselstelle erzeugte Differenzdruck dient gleichfalls zum Steuern eines Stromregelkolbens. Mit einer solchen unveränderlichen Drosselstelle läßt sich nach dem Abregeln durch den Stromregelkolben ein im wesentlichen waagrechter Kennlinienverlauf erzielen. Die Anwendung einer unveränderlichen Drosselstelle ist daher nur auf einen bestimmten Anwendungsfall beschränkt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung zu schaffen, die einen druckunabhängigen fallenden Förderstrom über der Drehzahl bereitstellt, wobei die Drosseleinrichtung so gestaltet sein soll, daß eine Vielzahl von Abwandlungen der Förderstromkennlinie auf einfache Weise möglich sind. Eine weitere wesentliche Forderung besteht darin, die Drosseleinrichtung mit geringem Bauaufwand in den Druckausgang vorhandener Pumpen auch nachträglich einzubauen, so daß die Kennlinie je nach Einsatzzweck abwandelbar ist.
• Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 6 enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
• Die im Druckausgang der Pumpe sitzende neuartige Drosseleinrichtung besteht aus einem im Gehäuse festen Regelstift, der eine Steuerkontur aufweist. Den Regelstift umgibt im Bereich der Steuerkontur ein gegen die Kraft einer Feder verschiebbarer Kolben, der mit diesem eine veränderliche Regelblende bildet. Damit sich die Drosseleinrichtung kostengünstig auch in bereits vorhandene Pumpen einbauen läßt, führt man diese vorteilhaft als Einpreß- oder Schraubpatrone aus. Zur einfachen Bauweise trägt weiterhin bei, daß der Regelstift in einem in die Patrone eingepreßten Führungsteil gehalten ist. Zur Erzielung einer fallenden Kennlinie sieht man eine kegelige Steuerkontur des Regelstifts vor. Die Steuerkontur kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch konkav oder konvex geformt sein. Während man durch die kegelige Steuerkontur eine stetig fallende Kennlinie erzeugt, erhält man durch die konkave Ausführung einen überproportional und durch die konvexe Ausführung einen unterproportional fallenden Kennlinienverlauf. Eine stufenförmige Steuerkontur mit einem größten Durchmesser im hinteren Bereich ergibt eine stufenförmig fallende Kennlinie.
• Die Drosseleinrichtung arbeitet dabei ohne Leistungsverlust, weil man über diese nur den Verbraucherstrom führt.
• Wählt man für die vorgeschlagene Drosseleinrichtung als Einbauteil eine Einpreß- oder Schraubpatrone, so lassen sich Pumpen, die bisher mit einer festen Blende arbeiteten, mit geringem Aufwand umrüsten. Da nur wenige und robust ausgeführte Bauteile nötig sind, hat die Drosseleinrichtung eine hohe Betriebssicherheit.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.
  Es zeigen:

Fig. 1

eine Flügelzellenpumpe mit einer Regeleinrichtung im Längsschnitt und

Fig. 2

einen vergrößerten Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.

• In einem durch einen Deckel 1 verschlossenen Gehäuse 2 ist eine Antriebswelle 3 gelagert. Die Antriebswelle 3 trägt in üblicher Weise auf einer Keilverzahnung einen Rotor 4.
• In radialen Schlitzen des Rotors 4 sind radial bewegliche Flügel 5 geführt, die in einem Kurvenring 6 dichtend entlanggleiten. Eine Druckplatte 7 liegt dichtend an dem aus Rotor 4, Flügeln 5 und Kurvenring 6 bestehenden Pumpenpaket an. Eine weitere Druckplatte 8 liegt durch die Kraft einer Feder 10 gleichfalls am Pumpenpaket an. Die Flügel 5 schließen nicht sichtbare Förderkammern zwischen sich ein, die mit einem Sauganschluß 11 in Verbindung stehen. Das geförderte Drucköl tritt aus den Förderkammern über ebenfalls nicht sichtbare Drucköffnungen der Druckplatte 8 in eine Druckkammer 12 ein. Die Druckkammer 12 hat über teilringförmige Kanäle 13 und 14 mit Unterflügelräumen 15 und 16 Verbindung. Dadurch ist es möglich, die jeweils die Druckzone durchlaufenden Flügel nach außen in den Kurvenring 6 zu drücken.
• In einer Gehäusebohrung 17 im unteren Teil der Pumpe sind gleichachsig zueinander ein Stromregelventil 18 und eine Drosseleinrichtung 20 eingebaut. Ein Kolben 21 des Stromregelventils 18 steuert in bekannter Weise mit einem Steuerbund 22 einen Einlaßkanal 23. In der gezeichneten Ausgangsstellung liegt der Steuerbund 22 unter Belastung einer Feder 24 an der Drosseleinrichtung 20 an. Der Einlaßkanal 23 ist dabei durch den Steuerbund 22 verschlossen. Ein rechts von dem Steuerbund liegender Bohrungsabschnitt 17A, der zugleich den Druckausgang darstellt, ist an den Einlaßkanal 23 anschließbar. In dem Bohrungsabschnitt 17A sitzt eine mit einem Verbraucher, zum Beispiel einer Hilfskraftlenkung, verbundene Rohrverschraubung 25. Ein Zulaufkanal 26 schließt die Druckkammer 12 an den Bohrungsabschnitt 17A an.
• Die Erfindung besteht darin, daß die Drosseleinrichtung 20 als Einpreßpatrone 27 ausgeführt ist, die einen Regelstift 28 und einen den Regelstift umgebenden Drosselkolben 30 enthält. Der Drosselkolben 30 stützt sich in seiner Ausgangsstellung unter der Kraft einer Feder an einem Anschlag 32 ab. Der Regelstift 28 ist in einem Führungsteil 33 gehalten, das auch die Feder 31 abstützt. Fig. 2 zeigt das Führungsteil 33 als schmalen Steg, der in die Patrone 27 eingepreßt ist. Auf diese Weise bleibt seitlich genügend Freiraum für den Öldurchtritt. Der Regelstift 28 hat in der gezeichneten Ausführung als Steuerkontur einen kegeligen Mittelabschnitt 34. Der Mittelabschnitt kann je nach gewünschter Kennlinie jedoch auch gestuft, konvex oder konkav gekrümmt sein. Darüber hinaus sind noch andere Steuerkonturen denkbar.
• Ein die Feder 24 des Stromregelkolbens 21 aufnehmender Raum 35 steht über eine gestrichelt angedeutete Steuerleitung 36, eine Ringnut 37 und eine Drosselstelle 38 mit einem Auslaß 40 der Rohrverschraubung 25 in Verbindung.
• Die Regeleinrichtung arbeitet wie folgt: Der gesamte Förderstrom der Pumpe fließt über den Zulaufkanal 26 in den Bohrungsabschnitt 17A. Bis zum Abregelpunkt bei einer Pumpendrehzahl von zum Beispiel 1 000 min⁻¹fließt der Förderstrom an der Stirnseite des Steuerbundes 22 vorbei zum Auslaß 40. Der Förderstrom entspricht dem gezeichneten Durchtrittsquerschnitt zwischen dem Regelstift 28 und dem Drosselkolben 32. Dabei verstellt sich der Stromregelkolben 21 geringfügig nach links, wobei der Steuerbund 22 jedoch noch nicht mit dem Öffnen des Einlaßkanals 23 beginnt.
• Sobald der Abregelpunkt erreicht ist und die Pumpendrehzahl weiter ansteigt, überwindet die auf die Stirnseite des Steuerbundes 22 wirkende Druckkraft die gemeinsame Kraft aus der Feder 24 plus der Kraft des Druckes auf die gegenüberliegende Stirnseite im Raum 35. Der im Bohrungsabschnitt 17A wirkende Differenzdruck verschiebt den Stromregelkolben 21 nach links, bis ein Teil des Förderstromes über den Einlaßkanal 23 zur Saugseite abströmen kann.
• Da der Förderstrom mit der Drehzahl proportional ansteigt, erzeugt dieser über den Drosselkolben 30 einen entsprechend ansteigenden Differenzdruck, der den Kolben 30 gegen die Kraft der Feder 31 verschiebt. Dabei verkleinert sich der Durchtrittsquerschnitt zwischen dem Kolben 30 und dem kegeligen Mittelabschnitt 34 stetig. Dies hat zur Folge, daß der Differenzdruck weiter wächst und dadurch der Steuerbund 22 einen entsprechend größeren Abregelquerschnitt zum Einlaßkanal 23 freigibt. Auf diese Weise erzielt man mit der dargestellten Ausführung eine fallende Kennlinie des Verbrauchernutzstromes am Auslaß 40.

  Bezugszeichen
  1	Deckel	21	Kolben
  2	Gehäuse	22	Steuerbund
  3	Antriebswelle	23	Einlaßkanal
  4	Rotor	24	Feder
  5	Flügel	25	Rohrverschraubung
  6	Kurvenring	26	Zulaufkanal
  7	Druckplatte	27	Einpreßpatrone
  8	Druckplatte	28	Regelstift
  9	-	29	-
  10	Feder	30	Drosselkolben
  11	Sauganschluß	31	Feder
  12	Druckkammer	32	Anschlag
  13	teilringförmiger Kanal	33	Führungsteil
  14	teilringförmiger Kanal	34	kegeliger
  15	Unterflügelraum		Mittelabschnitt
  16	Unterflügelraum	35	Raum
  17	Gehäusebohrung	36	Steuerleitung
  17A	Bohrungsabschnitt	37	Ringnut
  	(Druckausgang)	38	Drosselstelle
  18	Stromregelventil	39	-
  19	-	40	Auslaß
  20	Drosseleinrichtung

Claims (6)

1. Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen, insbesondere Flügelzellenpumpen, mit folgenden Merkmalen:

   - Ein Druckraum (12) steht über eine Drosseleinrichtung (20) mit einem an einen Verbraucher angeschlossenen Auslaß (40) in Verbindung;

   - eine Stirnfläche eines in einer Gehäusebohrung (17) verschiebbaren Stromregelventils (21) hat mit dem Druckraum (12) Verbindung;

   - eine weitere Stirnfläche des Stromregelkolbens (21) schließt einen Raum (35) ab, der an den Auslaß (40) angeschlossen ist;

   - der Stromregelkolben (21) gibt in Abhängigkeit eines auf die beiden Stirnflächen wirkenden Differenzdruckes eine Verbindung vom Druckraum (12) zu einem Einlaßkanal (23) zu frei,

   gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   - die Drosseleinrichtung (20) sitzt im Druckausgang (Bohrungsabschnitt 17A) der Pumpe und besteht aus einem festen Regelstift (28) mit einer Steuerkontur (Mittelabschnitt 34) und

   - ein gegen die Kraft einer Feder (31) verschiebbarer Drosselkolben (30) umgibt den Regelstift (28) und bildet mit diesem eine veränderliche Regelblende.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (20) als Einpreß- oder Schraubpatrone (27) ausgeführt ist.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelstift (28) in einem in die Patrone (27) eingepreßten Führungsteil (33) gehalten ist.
4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkontur des Regelstiftes (28) kegelig ausgeführt ist.
5. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkontur des Regelstiftes (28) stufenförmig ausgeführt ist.
6. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkontur des Regelstiftes (28) konkav oder konvex geformt ist.

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