DE10222131C5 - Positive displacement pump with delivery volume adjustment - Google Patents

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Abstract

The casing (3) contains a gear pump with two wheels (1,2). These have adjustable engagement, to vary the quantity of fluid pumped from inlet (5) to outlet (6). A piston (8) coupled to at least one of the wheels, makes the adjustment. Piston chambers (9,10) are subjected to pressures (P9, P10), which act on the piston, through connections (11,12) with the high pressure side. A spring in the first piston chamber (9) acts on the piston, against fluid pressure (P9). A controller (15) adjusts the pressure in the second chamber (10), in accordance with a control magnitude (PR) which sets the rate of delivery.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe mit einer Verstellung ihres spezifischen Fördervolumens. Die Pumpe umfasst wenigstens zwei drehgelagerte Förderräder, die miteinander in einem Fördereingriff sind, um bei einem Drehantrieb von wenigstens einem der Förderräder ein Arbeitsfluid unter Druckerhöhung von einer Niederdruckseite der Pumpe zu einer Hochdruckseite der Pumpe zu fördern. In bevorzugten Verwendungen dient die Pumpe der Versorgung eines Verbrennungsmotors mit Schmieröl, d. h. sie bildet in dieser Verwendung die Schmierölpumpe des Motors. Als spezifisches Fördervolumen wird das auf eine Drehzahl von einem der Förderräder bezogene Fördervolumen der Pumpe [Fördervolumen/Drehzahl] verstanden.The invention relates to a positive displacement pump with an adjustment of its specific delivery volume. The pump comprises at least two rotatably mounted conveying wheels, which are in a conveying engagement with each other to promote a working fluid under pressure increase from a low pressure side of the pump to a high pressure side of the pump in a rotary drive of at least one of the conveyor wheels. In preferred uses, the pump is used to supply an internal combustion engine with lubricating oil, i. H. it forms in this use the lubricating oil pump of the engine. The specific delivery volume is understood to mean the delivery volume of the pump [delivery volume / rotational speed] which is related to a rotational speed of one of the delivery wheels.

Bei Verdrängerpumpen, beispielsweise Zahnradpumpen, ist das spezifische Fördervolumen konstant und das Fördervolumen daher proportional der Drehzahl der Förderräder, solange der Füllgrad der von den Förderrädern gebildeten Förderzellen 100% ist.In displacement pumps, such as gear pumps, the specific delivery volume is constant and the delivery volume therefore proportional to the speed of the conveyor wheels, as long as the degree of filling of the conveyor cells formed by the conveyor cells is 100%.

In vielen Anwendungsfällen ist diese Proportionalität störend. Bei einer Presse beispielsweise ist für den Eilgang eine hohe Liefermenge an Drucköl notwendig, in der Endphase des Arbeitshubs der Presse wird jedoch nur noch hoher Druck gefordert, während der Bedarf an Öl-Fördervolumen auf Null zurückgeht. Da die Antriebsdrehzahl der Pumpe in der Regel konstant bleibt, entsteht ein unter hohem Druck stehender Ölstromüberschuss, der Energieverlust behaftet in einen Öltank zurückströmt.In many applications, this proportionality is disturbing. In a press, for example, a high delivery quantity of pressure oil is necessary for the rapid traverse, but in the final phase of the working stroke of the press, only high pressure is required, while the demand for oil delivery volume goes back to zero. Since the drive speed of the pump usually remains constant, resulting in a high pressure surplus oil flow, the energy loss flows back into an oil tank.

Störend ist ein Ölstromüberschuss beispielsweise auch bei Motorschmierpumpen und Ölversorgungspumpen von automatischen Getrieben von Kraftfahrzeugen. Diese Aggregate benötigen zwar bei niedriger Motordrehzahl und damit niedriger Pumpendrehzahl, insbesondere im Leerlauf, ein Mindestfördervolumen und bei hoher Drehzahl einen Mindestöldruck, der Fluidbedarf bei höherer Drehzahl liegt aber weit unterhalb der Proportionalitätslinie.Disturbing is an excess of oil flow, for example, in engine lubrication pumps and oil supply pumps of automatic transmissions of motor vehicles. Although these units require at low engine speed and thus low pump speed, especially at idle, a minimum delivery volume and at high speed a minimum oil pressure, but the fluid requirement at higher speed is well below the proportional line.

Das spezifische Fördervolumen von Pumpen sollte dem Bedarf des Verbrauchers, beispielsweise ein Verbrennungsmotor, ein Automatikgetriebe oder eine Presse, angepasst sein, d. h. es sollte verstellbar sein. Die Verstellung des spezifischen Fördervolumens erfolgt bei bekannten Verdrängerpumpen durch eine Verstellung des Fördereingriffs der Förderräder. Hierfür sind eine ganze Reihe von Verstellmechanismen bekannt.The specific delivery volume of pumps should be adapted to the needs of the consumer, such as an internal combustion engine, an automatic transmission or a press, d. H. it should be adjustable. The adjustment of the specific delivery volume takes place in known positive displacement pumps by adjusting the conveying engagement of the conveyor wheels. For this purpose, a whole series of adjustment mechanisms are known.

Stand der TechnikState of the art

In der DE 198 47 132 C2 wird eine Außenzahnradpumpe beschrieben, deren spezifisches Fördervolumen abgeregelt ist, so dass es ab einer vorgegebenen Grenzdrehzahl mit weiter steigender Antriebsdrehzahl der Pumpe nur noch unterproportional zur Drehzahl steigt oder sogar konstant bleibt. Die Pumpe weist zwei außenverzahnte Stirnräder auf, die in einer Förderkammer der Pumpe aufgenommen sind und miteinander kämmen. Der Fördereingriff wird durch den Zahneingriff der beiden Stirnräder gebildet. Um das spezifische Fördervolumen der Pumpe zu begrenzen, ist eines der beiden Stirnräder auf einem Kolben drehgelagert. Der Kolben ist in einem Gehäuse der Pumpe geradverschiebbar aufgenommen und wird zum Zwecke seiner Verschiebung auf einer Kolbenseite mit dem von der Pumpe geförderten Fluid von der Hochdruckseite der Pumpe beaufschlagt. Dem Fluiddruck wirkt auf der gegenüberliegenden Kolbenseite ein Federelement entgegen. Aus dem Kräftegleichgewicht von Fluiddruck und Federkraft ergibt sich die Verschiebeposition des Kolbens und damit auch die axiale Position des auf dem Kolben gelagerten Stirnrads relativ zu den anderen, nicht verschiebbaren Stirnrad. Es wird daher durch die Verschiebebewegung des Kolbens die axiale Eingriffslänge der beiden Stirnräder und dadurch das spezifische Fördervolumen der Pumpe verändert. Der Kolben wird mit dem Fluid der Hochdruckseite so beaufschlagt, dass mit zunehmendem Fluiddruck die Eingriffslänge der beiden Stirnräder gegen die rückstellende Federkraft des Federelements verringert wird.In the DE 198 47 132 C2 an external gear pump is described, the specific delivery volume is regulated, so that it increases from a predetermined limit speed with further increasing input speed of the pump only disproportionate to the speed or even remains constant. The pump has two externally toothed spur gears, which are accommodated in a delivery chamber of the pump and mesh with each other. The conveying engagement is formed by the tooth engagement of the two spur gears. To limit the specific delivery volume of the pump, one of the two spur gears is rotatably mounted on a piston. The piston is slidably received in a housing of the pump and is applied for the purpose of its displacement on a piston side with the pumped by the pump fluid from the high pressure side of the pump. The fluid pressure counteracts a spring element on the opposite side of the piston. From the equilibrium of forces of fluid pressure and spring force results in the displacement position of the piston and thus also the axial position of the spur gear mounted on the piston relative to the other, non-displaceable spur gear. It is therefore changed by the sliding movement of the piston, the axial engagement length of the two spur gears and thereby the specific delivery volume of the pump. The piston is acted upon by the fluid of the high pressure side so that with increasing fluid pressure, the engagement length of the two spur gears against the restoring spring force of the spring element is reduced.

In Bezug auf die Verstellung des spezifischen Fördervolumens vergleichbare Außenzahnradpumpen sind aus der DE 41 21 074 A1 und der DE 35 28 651 A1 bekannt.With regard to the adjustment of the specific delivery volume comparable external gear pumps are from the DE 41 21 074 A1 and the DE 35 28 651 A1 known.

Aus der EP 1 182 351 A1 ist auch eine Innenzahnradpumpe bekannt, deren spezifisches Fördervolumen verstellbar ist. Die Pumpe weist ein außenverzahntes Innenrad und ein innenverzahntes Hohlrad auf, die um exzentrische Drehachsen in einer Förderkammer des Pumpengehäuses drehbar aufgenommen sind und für die Fluidförderung drehangetrieben werden. Die beiden Förderräder bilden in Drehrichtung von einer Stelle tiefsten Zahneingriffs bis zu einer Stelle geringsten Zahneingriffs expandierende Förderzellen und von der Stelle geringsten Zahneingriffs bis zu der Stelle tiefsten Zahneingriffs komprimierende Förderzellen. Im Bereich der expandierenden Förderzellen mündet ein Einlass in die Förderkammer und im Bereich der komprimierenden Förderzellen mündet in die Kammer ein Auslass. Die expandierenden Fluidzellen saugen Fluid von dem Einlass an, und die komprimierenden Förderzellen verdrängen das Fluid durch den Auslass. Um das spezifische Fördervolumen der Pumpe verstellen zu können, ist das Hohlrad in einem Exzenterring drehbar gelagert. Der Exzenterring ist in dem Gehäuse um eine zu der Drehachse des Hohlrads exzentrische Drehachse ebenfalls drehbar gelagert. Durch eine Verstellung der Drehwinkelposition des Exzenterrings relativ zu dem Einlass und dem Auslass wird die Verstellung des spezifischen Fördervolumens vorgenommen. Um die Drehwinkelposition des Exzenterrings zu verstellen, wirkt ein Kolben über eine Zahnstange auf den Exzenterring, so dass axiale Kolbenbewegungen in Verstelldrehbewegungen des Exzenterrings übertragen werden. Der Kolben wird, wie bereits der Kolben bei den bekannten Außenzahnradpumpen, auf einer Seite mit dem Fluiddruck der Hochdruckseite beaufschlagt und dem Fluiddruck entgegenwirkend mit der Federkraft eines rückstellenden Federelements.From the EP 1 182 351 A1 An internal gear pump is also known whose specific delivery volume is adjustable. The pump has an externally toothed internal gear and an internally toothed ring gear, which are rotatably received about eccentric axes of rotation in a delivery chamber of the pump housing and are rotationally driven for fluid delivery. The two conveyor wheels form in the direction of rotation of a point deepest meshing to a point of lowest meshing expanding delivery cells and from the point of lowest meshing to the point of deepest meshing compressed delivery cells. In the area of the expanding delivery cells, an inlet opens into the delivery chamber and in the region of the compressing delivery cells an outlet opens into the chamber. The expanding fluid cells draw fluid from the inlet and the compressing delivery cells displace the fluid through the outlet. In order to adjust the specific delivery volume of the pump, the ring gear is rotatably mounted in an eccentric ring. The eccentric ring is likewise rotatably mounted in the housing about an axis of rotation which is eccentric to the axis of rotation of the ring gear. By adjusting the angular position of the Eccentric ring relative to the inlet and the outlet, the adjustment of the specific delivery volume is made. In order to adjust the rotational angular position of the eccentric ring, a piston acts via a rack on the eccentric ring, so that axial piston movements are transmitted in Verstelldrehbewegungen of the eccentric ring. The piston is, as already the piston in the known external gear pumps, acted upon on one side with the fluid pressure of the high pressure side and the fluid pressure counteracting the spring force of a restoring spring element.

Die bekannten Verstellmechanismen erfordern große Rückstellkräfte während des gesamten Pumpenbetriebs. Falls das Rückstellelement, das dem auf den Kolben wirkenden Fluiddruck entgegenwirkt, ein Federelement ist, muss der Federraum, der das Federelement aufnimmt, wegen der erforderlichen Federkräfte sehr lang sein. Gegebenenfalls muss das Federelement als Mehrfachfeder, beispielsweise Doppelfeder, ausgebildet sein.The known adjustment mechanisms require large restoring forces during the entire pump operation. If the restoring element, which counteracts the fluid pressure acting on the piston, is a spring element, the spring space accommodating the spring element must be very long because of the required spring forces. Optionally, the spring element must be designed as a multiple spring, for example double spring.

Aus der DE 100 43 842 A1 ist eine Zahnradpumpe bekannt, deren spezifisches Fördervolumen verstellbar ist. Die Pumpe umfasst eine fördermengenverändernde Verschiebeeinheit, die zwischen einer ersten Druckkammer und einer zweiten Druckkammer verschiebbar ist, wobei in der zweiten Druckkammer eine auf die Verschiebeeinheit wirkende Druckfeder angeordnet ist. Die Druckkammern sind über eine Verbindungsleitung, in der eine Drossel angeordnet ist, in hydraulischer Wirkverbindung. Die zweite Druckkammer ist über die Drossel in allen Betriebszuständen der Pumpe mit deren Hochdruckseite verbunden.From the DE 100 43 842 A1 is a gear pump known whose specific delivery volume is adjustable. The pump comprises a displacement-changing displacement unit which is displaceable between a first pressure chamber and a second pressure chamber, wherein in the second pressure chamber acting on the displacement unit compression spring is arranged. The pressure chambers are in hydraulic operative connection via a connecting line in which a throttle is arranged. The second pressure chamber is connected via the throttle in all operating states of the pump with the high pressure side.

Aufgabenstellungtask

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Verdrängerpumpe zu schaffen, die eine raumsparende, preiswerte und im Dauerbetrieb standfeste Verstelleinrichtung für eine Verstellung des spezifischen Fördervolumens der Pumpe aufweist.It is an object of the invention to provide a positive displacement pump, which has a space-saving, inexpensive and stable in continuous operation adjustment for an adjustment of the specific delivery volume of the pump.

Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe, nämlich Außenzahnradpumpe, deren spezifisches Fördervolumen verstellbar ist und die ein Gehäuse mit einer Förderkammer, wenigstens zwei in der Förderkammer aufgenommene Förderräder und eine Verstelleinrichtung für die Verstellung ihres spezifischen Fördervolumens umfasst. In die Förderkammer münden wenigstens ein Einlass und wenigstens ein Auslass für ein von der Pumpe zu förderndes Fluid. Der Einlass ist mit einer Niederdruckseite der Pumpe und der Auslass ist mit einer Hochdruckseite der Pumpe verbunden. Als Niederdruckseite wird das gesamte Fluidführungssystem von einem Fluidreservoir bis hin zu dem Einlass in die Förderkammer, d. h. das gesamte Fluidführungssystem stromaufwärts von dem Einlass einschließlich der in dem Gehäuse gebildeten Fluidzuführkanäle verstanden. Als Hochdruckseite wird das gesamte Fluidführungssystem unmittelbar stromabwärts von dem Auslass aus der Förderkammer bis wenigstens zu einem nächsten Aggregat verstanden, das von der Pumpe mit dem Fluid versorgt wird. Muss eine Mehrzahl von Aggregaten versorgt werden, so bildet derjenige Teil des Fluidführungssystems die Hochdruckseite, der sich von dem Abfluss stromabwärts bis wenigstens einschließlich dem letzten der zu versorgenden Aggregate erstreckt.The invention relates to a positive displacement pump, namely external gear pump whose specific delivery volume is adjustable and which comprises a housing with a delivery chamber, at least two conveyor wheels received in the delivery chamber and an adjustment device for the adjustment of their specific delivery volume. In the delivery chamber open at least one inlet and at least one outlet for a fluid to be pumped by the pump. The inlet is connected to a low pressure side of the pump and the outlet is connected to a high pressure side of the pump. As a low-pressure side, the entire fluid guidance system from a fluid reservoir to the inlet into the delivery chamber, d. H. the entire fluid guide system understood upstream of the inlet including the fluid supply channels formed in the housing. The high-pressure side is understood to mean the entire fluid-guiding system immediately downstream of the outlet from the delivery chamber to at least one next aggregate, which is supplied with the fluid by the pump. If a plurality of units must be supplied, that part of the fluid management system forms the high-pressure side, which extends from the outflow downstream to at least including the last of the units to be supplied.

Die wenigstens zwei, vorzugsweise genau zwei, Förderräder sind drehantreibbar und stehen miteinander in einem Fördereingriff, um das Fluid unter Druckerhöhung von dem Einlass zu dem Auslass zu fördern. Um das spezifische Fördervolumen der Pumpe verstellen zu können, sind die Förderräder relativ zueinander oder relativ zu dem Zufluss oder relativ zu dem Abfluss oder relativ zu dem Zufluss und dem Abfluss verstellbar.The at least two, preferably exactly two, conveyor wheels are rotationally drivable and are in a conveying engagement with one another in order to convey the fluid under pressure increase from the inlet to the outlet. In order to be able to adjust the specific delivery volume of the pump, the delivery wheels are adjustable relative to each other or relative to the inflow or relative to the outflow or relative to the inflow and outflow.

Die Verstelleinrichtung umfasst einen Kolben, der für die Verstellung der Förderräder mit wenigstens einem der Förderräder gekoppelt ist. Die Kopplung besteht darin, dass eines der Förderräder, wie bei den bekannten Außenzahnradpumpen, auf dem Kolben drehgelagert und zusammen mit dem Kolben und relativ zu dem anderen Förderrad axial verschiebbar ist.The adjusting device comprises a piston which is coupled for the adjustment of the conveyor wheels with at least one of the conveyor wheels. The coupling consists in that one of the conveying wheels, as in the known external gear pumps, rotatably mounted on the piston and is axially displaceable together with the piston and relative to the other conveying wheel.

Zu der Verstelleinrichtung gehören ferner ein erster Druckraum und ein zweiter Druckraum je für eine Beaufschlagung des Kolbens mit dem Fluiddruck der Hochdruckseite. Der Kolben ragt mit einer ersten Kolbenfläche in den ersten Druckraum und mit einer zweiten Kolbenfläche in den zweiten Druckraum. Der in dem ersten Druckraum auf den Kolben wirkende Fluiddruck wirkt dem in der zweiten Druckkammer auf den Kolben wirkenden Fluiddruck entgegen. Die beiden Druckräume sind je über eine Fluidverbindung mit der Hochdruckseite verbunden.The adjusting device further includes a first pressure chamber and a second pressure chamber each for acting on the piston with the fluid pressure of the high pressure side. The piston projects with a first piston surface into the first pressure chamber and with a second piston surface into the second pressure chamber. The fluid pressure acting on the piston in the first pressure chamber counteracts the fluid pressure acting on the piston in the second pressure chamber. The two pressure chambers are each connected via a fluid connection with the high pressure side.

Die Verstelleinrichtung umfasst ferner ein Federelement, vorzugsweise eine mechanische Feder, das dem in dem ersten Druckraum auf den Kolben wirkenden Fluiddruck entgegenwirkt. Ein Federraum, in dem das Federelement angeordnet ist, wird vorzugsweise von dem zweiten Druckraum gebildet. Grundsätzlich wäre es jedoch auch denkbar, dass das Federelement außerhalb des zweiten Druckraums angeordnet ist und dem Fluiddruck in dem ersten Druckraum entgegenwirkt.The adjusting device further comprises a spring element, preferably a mechanical spring, which counteracts the fluid pressure acting on the piston in the first pressure chamber. A spring chamber, in which the spring element is arranged, is preferably formed by the second pressure chamber. In principle, however, it would also be conceivable that the spring element is arranged outside the second pressure chamber and counteracts the fluid pressure in the first pressure chamber.

In einer Ausgangsstellung des Kolbens sind die Fluiddrücke in den beiden Druckräumen vorzugsweise gleich, so dass das Federelement in der Ruhestellung nicht mit Fluiddruck belastet ist. Die Fluiddrücke können grundsätzlich jedoch auch in der Ausgangsstellung unterschiedlich gewählt sein. So kann der Fluiddruck in der zweiten Druckkammer kleiner sein als der Fluiddruck in der ersten Druckkammer, um das Federelement in der Ausgangsstellung des Kolbens unter einer Vorspannung zu halten. In der Ausgangsstellung des Kolbens ist die Stellung der Förderräder vorzugsweise so, dass die Pumpe ihr größtes spezifisches Fördervolumen aufweist. Durch die Verstellbewegung des Kolbens gegen die Federkraft des Federelements wird das spezifische Fördervolumen in dieser bevorzugten Ausführung somit verkleinert. Es ist aber durchaus auch ein anderer Verlauf des spezifischen Fördervolumens über der Drehzahl denkbar, in dem das spezifische Fördervolumen von einem der Ausgangsstellung des Kolbens entsprechenden Ausgangswert mit zunehmender Drehzahl beispielsweise zunächst steigt und bei Überschreiten einer dem maximalen spezifischen Fördervolumen entsprechenden Antriebsdrehzahl abfällt.In an initial position of the piston, the fluid pressures in the two pressure chambers are preferably the same, so that the spring element is not loaded in the rest position with fluid pressure. The fluid pressures can in principle, however, in the Starting position to be chosen differently. Thus, the fluid pressure in the second pressure chamber may be smaller than the fluid pressure in the first pressure chamber to maintain the spring element in the initial position of the piston under a bias. In the initial position of the piston, the position of the conveyor wheels is preferably such that the pump has its largest specific delivery volume. By the adjusting movement of the piston against the spring force of the spring element, the specific delivery volume is thus reduced in this preferred embodiment. But it is also quite another course of the specific delivery volume above the speed conceivable in which the specific delivery volume of one of the initial position of the piston corresponding output value increases with increasing speed, for example, first and falls when exceeding a maximum specific delivery volume corresponding drive speed.

Die Verstelleinrichtung weist des Weiteren einen Regler auf, der den Fluiddruck von wenigstens einem der beiden Druckräume in Abhängigkeit von einer für die Fluidförderung maßgeblichen Regelgröße der Hochdruckseite regelt, so dass sich eine in Bezug auf das spezifische Fördervolumen vorteilhafte Fördercharakteristik der Pumpe einstellt. Die Regelgröße wird an der Hochdruckseite abgenommen und ist der Fluiddruck und wird im folgenden zur Unterscheidung von anderen Fluiddrücken als Fluidregeldruck bezeichnet, um auf die Verwendung als Regelgröße hinzuweisen. Der Fluidregeldruck kann insbesondere unmittelbar einem als Fluidikregler ausgebildeten Regler aufgegeben werden, um den Regler zu beeinflussen.The adjusting device furthermore has a regulator which regulates the fluid pressure of at least one of the two pressure chambers as a function of a control variable of the high-pressure side which determines the fluid delivery, so that a delivery characteristic of the pump that is advantageous with respect to the specific delivery volume is achieved. The control variable is taken from the high-pressure side and is the fluid pressure and will be referred to below as a fluid control pressure to distinguish from other fluid pressures, to indicate the use as a controlled variable. In particular, the fluid control pressure can be applied directly to a regulator designed as a fluidic regulator in order to influence the regulator.

Durch den Regler wird der Druck des zweiten Druckraums verändert, beispielsweise mit steigendem Fluidregeldruck kontinuierlich oder bevorzugter in einer oder mehreren Stufen verkleinert. Denkbar wäre es auch, die Drücke in beiden Druckräumen abgestimmt zu regeln, um die gewünschte Fördercharakteristik zu erhalten.By the controller, the pressure of the second pressure chamber is changed, for example, with increasing fluid control pressure continuously or more preferably reduced in one or more stages. It would also be conceivable to regulate the pressures in both pressure chambers in a coordinated manner in order to obtain the desired delivery characteristic.

Der Regler ist vorzugsweise ein Mehrzustandsregler, der mehrere diskrete Schaltzustände bzw. Schaltstellungen einnehmen kann. Welche der Schaltstellungen der Regler einnimmt, wird von der Regelgröße bestimmt. Werden patentgemäß als Regelgröße der Fluidregeldruck und als Regler ein Fluidikregler; insbesondere ein Regelventil, verwendet, so wird die Schaltstellung bevorzugt durch die Differenz aus der Kraft, die der Fluidregeldruck ausübt, und einer dem Fluidregeldruck entgegenwirkenden Rückstellkraft bestimmt. In einer einfachen, besonders bevorzugten Ausführung ist der Regler ein Zweizustandsregler, der den zweiten Druckraum in einer ersten von zwei Schaltstellungen mit der Hochdruckseite der Pumpe und in der zweiten Schaltstellung mit der Niederdruckseite der Pumpe verbindet. Vorzugsweise bildet ein Regelventil den Regler, besonders bevorzugt ein Mehrwegeventil mit wenigstens zwei Schaltstellungen.The controller is preferably a multi-state controller, which can assume a plurality of discrete switching states or switching positions. Which of the switching positions the controller occupies is determined by the controlled variable. If, according to the patent, the control variable is the fluid control pressure and, as a regulator, a fluidic regulator; in particular a control valve, used, the switching position is preferably determined by the difference between the force exerted by the fluid control pressure, and a restoring force counteracting the fluid control pressure. In a simple, particularly preferred embodiment, the regulator is a two-state regulator, which connects the second pressure chamber in a first of two switching positions with the high pressure side of the pump and in the second switching position with the low pressure side of the pump. Preferably, a control valve forms the regulator, more preferably a multi-way valve with at least two switching positions.

Die Verdrängerpumpe ist eine Außenzahnradpumpe. Das erste und das zweite Förderrad werden je von einem außenverzahnten Stirnrad gebildet. Die Förderkammer wird im Wesentlichen von den Mantelflächen des Gehäuses, die die in Zahneingriff befindlichen Stirnräder umgeben, und Dichtflächen gebildet, die den Stirnflächen der Stirnräder axial zugewandt gegenüberliegen. Eines der beiden Stirnräder ist auf dem Kolben drehgelagert und zusammen mit dem Kolben in dem Gehäuse relativ zu dem anderen Stirnrad axial geradverschiebbar. Der Kolben bildet die dem derart bewegbar gelagerten Stirnrad axial zugewandten Dichtflächen der Förderkammer. Der erste Druckraum und der zweite Druckraum befinden sich in der dieser Ausführung in der axialen Verlängerung zu beiden Seiten des verschiebbaren Stirnrads. Bevorzugte Details einer Außenzahnradpumpe werden in der DE 198 47 132 C2 beschrieben.The positive displacement pump is an external gear pump. The first and the second impeller are each formed by an externally toothed spur gear. The delivery chamber is essentially formed by the lateral surfaces of the housing, which surround the meshed spur gears, and sealing surfaces which face axially opposite the end faces of the spur gears. One of the two spur gears is rotatably mounted on the piston and axially geradverschiebbar together with the piston in the housing relative to the other spur gear. The piston forms the so movably mounted spur axially facing sealing surfaces of the delivery chamber. The first pressure chamber and the second pressure chamber are in this embodiment in the axial extension to both sides of the displaceable spur gear. Preferred details of an external gear pump are in the DE 198 47 132 C2 described.

Ferner wird in Bezug auf weitere besonders bevorzugte Merkmale der Erfindung auch auf die Unteransprüche hingewiesen.Furthermore, reference is made to the subclaims with regard to further particularly preferred features of the invention.

Ausführungsbeispielembodiment

Anhand von Figuren wird nachfolgend ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigen: With reference to figures, a preferred embodiment of the invention will be described below. Show it:

1 eine Außenzahnradpumpe in einem Längsschnitt und 1 an external gear pump in a longitudinal section and

2 die Außenzahnradpumpe in einem Querschnitt. 2 the external gear pump in a cross section.

1 in einem Längsschnitt und 2 in dem Querschnitt A-A zeigen eine Außenzahnradpumpe, die in Bezug auf ihr spezifisches Fördervolumen so geregelt wird, dass in einem unteren Drehzahlbereich das Fördervolumen der Pumpe und zusammen damit der Fluiddruck der Hochdruckseite mit der Drehzahl stärker ansteigen als in einem oberen Bereich. Im Ausführungsbeispiel ist die Regelung zweistufig mit einem konstanten spezifischen Fördervolumen in dem unteren Drehzahlbereich bis zu der Grenzdrehzahl. Bei Erreichen der Grenzdrehzahl wird die Pumpe abgeregelt, d. h. es wird das spezifische Fördervolumen so verringert, dass der Fluiddruck bei einer weiteren Drehzahlerhöhung konstant bleibt. 1 in a longitudinal section and 2 in the cross section AA show an external gear pump, which is regulated with respect to their specific delivery volume so that in a lower speed range, the delivery volume of the pump and together with it the fluid pressure of the high pressure side with the speed increase more than in an upper region. In the exemplary embodiment, the control is two-stage with a constant specific delivery volume in the lower speed range up to the limit speed. When the limit speed is reached, the pump is stopped, ie the specific delivery volume is reduced so that the fluid pressure remains constant for a further increase in speed.

Ein Gehäuse 3 der Pumpe bildet eine Förderkammer 4, in der ein erstes Förderrad 1 um seine Drehachse D1 und ein zweites Förderrad 2 um seine Drehachse D2 drehbar aufgenommen sind. Die Förderräder 1 und 2 sind außenverzahnte Stirnräder. Die beiden Außenverzahnungen sind mit 1a und 2a bezeichnet. Die Förderräder 1 und 2 sind mit ihren Verzahnungen 1a und 2a in einem kämmenden Zahneingriff. In den Eingriffsbereich der Förderräder 1 und 2 mündet zu einer Seite ein Einlass 5 und zu einer gegenüberliegenden Seite ein Auslass 6, wie am besten in 2 zu erkennen ist. Bei einem Drehantrieb der Förderräder 1 und 2 wird durch den Zahneingriff Fluid von dem Einlass 5 angesaugt und durch den Auslass 6 unter Druckerhöhung verdrängt. In 2 ist dieser Fördervorgang durch Richtungspfeile für das Fluid und die Drehrichtung der Förderräder 1 und 2 angedeutet. Die gesamte Fluidführung in und außerhalb der Pumpe bis zu der Druckerhöhung wird im Sinne der Erfindung als Niederdruckseite verstanden.A housing 3 The pump forms a delivery chamber 4 in which a first conveyor wheel 1 about its axis of rotation D 1 and a second impeller 2 are rotatably received about its axis of rotation D 2 . The conveyor wheels 1 and 2 are externally toothed spur gears. The both external gears are with 1a and 2a designated. The conveyor wheels 1 and 2 are with their gearing 1a and 2a in a meshing tooth engagement. In the engagement area of the conveyor wheels 1 and 2 flows to one side of an inlet 5 and to an opposite side an outlet 6 how best in 2 can be seen. In a rotary drive of the conveyor wheels 1 and 2 becomes fluid from the inlet by the tooth engagement 5 sucked in and out through the outlet 6 displaced under pressure increase. In 2 is this conveying operation by directional arrows for the fluid and the direction of rotation of the conveyor wheels 1 and 2 indicated. The entire fluid guide in and outside the pump up to the pressure increase is understood in the context of the invention as a low pressure side.

Der Drehantrieb der Förderräder 1 und 2 erfolgt über eine Antriebswelle, die von dem Gehäuse 3 drehgelagert ist. Das Förderrad 1 ist auf der Antriebswelle verdreh- und verschiebegesichert befestigt. Das angetriebene Förderrad 1 kann relativ zu dem Gehäuse 3 lediglich Drehbewegungen um seine Drehachse D1 ausführen.The rotary drive of the conveyor wheels 1 and 2 via a drive shaft, that of the housing 3 is rotatably mounted. The conveyor wheel 1 is mounted on the drive shaft torsion and verschiebegesichert. The driven conveyor wheel 1 can relative to the housing 3 only perform rotational movements about its axis of rotation D 1 .

Das zweite Förderrad 2 ist zwischen zwei Kolbenkörpern 7 und 8 auf einem Verbindungsabschnitt, der die beiden Kolbenkörper 7 und 8 miteinander verbindet, um seine Drehachse D2 drehbar gelagert und relativ zu den Kolbenkörpern 7 und 8 nicht verschiebbar. Die beiden Kolbenkörper 7 und 8 bilden einen doppelt wirksamen Kolben, der in einer Bohrung des Gehäuses 3 entlang der Drehachse D2 des Förderrads 2 hin und her geradverschiebbar ist. Durch eine Verschiebebewegung, die der Kolben 7/8 gemeinsam mit dem zweiten Förderrad 2 relativ zu dem ersten Förderrad 1 ausführt, wird die axiale Länge des Zahneingriffs der beiden Förderräder 1 und 2 und infolgedessen das spezifische Fördervolumen der Pumpe verändert.The second conveyor wheel 2 is between two piston bodies 7 and 8th on a connecting section, which is the two piston body 7 and 8th connects to each other, about its axis of rotation D 2 rotatably mounted and relative to the piston bodies 7 and 8th not movable. The two piston bodies 7 and 8th form a double-acting piston in a bore of the housing 3 along the axis of rotation D 2 of the conveyor wheel 2 back and forth is straight. By a sliding movement, the piston 7 / 8th together with the second conveyor wheel 2 relative to the first conveyor wheel 1 performs, the axial length of the meshing of the two conveyor wheels 1 and 2 and as a result, the specific delivery volume of the pump changed.

Das Gehäuse 3 bildet zu einer Seite des Kolbens 7/8 einen ersten Druckraum 9 und auf der anderen Seite des Kolbens 7/8 einen zweiten Druckraum 10, der dem ersten Druckraum 9 entlang der Drehachse D2 gegenüberliegt. Der Kolben 7/8 dichtet mit seinem Kolbenkörper 7 den ersten Druckraum 9 und mit seinem Kolbenkörper 8 den zweiten Druckraum 10 ab. Die in dem ersten Druckraum 9 mit einem Druck P9 beaufschlagbare Kolbenfläche des Kolbenkörpers 7 ist genauso groß wie die in dem zweiten Druckraum 10 mit einem Druck P10 beaufschlagbare Kolbenfläche des Kolbenkörpers 8, so dass an beiden, einander gegenüberliegenden Kolbenseiten die gleiche Kraft auf den Kolben 7/8 wirkt, wenn in den beiden Druckräumen 9 und 10 der gleiche Druck wirkt.The housing 3 forms to one side of the piston 7 / 8th a first pressure room 9 and on the other side of the piston 7 / 8th a second pressure chamber 10 , the first pressure chamber 9 along the axis of rotation D 2 is opposite. The piston 7 / 8th seals with his piston body 7 the first pressure room 9 and with his piston body 8th the second pressure chamber 10 from. The in the first pressure chamber 9 with a pressure P 9 acted upon piston surface of the piston body 7 is the same size as the one in the second pressure chamber 10 with a pressure P 10 acted upon piston surface of the piston body 8th , so that on both opposite sides of the piston the same force on the piston 7 / 8th works when in the two pressure chambers 9 and 10 the same pressure works.

In dem zweiten Druckraum 10 ist eine mechanische Druckfeder als Federelement 13 aufgenommen. Das Federelement 13 ist axial an einem Boden des Druckraums 10 und axial gegenüberliegend an dem Kolbenkörper 8 abgestützt. Wenn das Federelement 13 axial unter Druckspannung steht, wirkt es dem in dem ersten Druckraum 9 auf den Kolben 7/8 wirkenden Fluiddruck P9 entgegen. Der zweite Druckraum 10 bildet gleichzeitig auch den Federraum, d. h. den Einbauraum, für das Federelement 13.In the second pressure chamber 10 is a mechanical compression spring as a spring element 13 added. The spring element 13 is axially at a bottom of the pressure chamber 10 and axially opposite to the piston body 8th supported. When the spring element 13 axially under compressive stress, it acts in the first pressure chamber 9 on the piston 7 / 8th acting fluid pressure P 9 against. The second pressure chamber 10 at the same time also forms the spring space, ie the installation space, for the spring element 13 ,

Um die Druckräume 9 und 10 unter Druck setzen zu können, wird der erste Druckraum 9 von einer ersten Fluidverbindung 11 mit der Hochdruckseite verbunden. Um auch den zweiten Druckraum 10 mit der Hochdruckseite verbinden zu können, ist eine zweite Fluidverbindung 12 vorgesehen. Die zweite Fluidverbindung 12 ist über ein Regelventil 15 mit der Hochdruckseite verbunden. Das Regelventil 15 ist ein Wegeventil mit zwei Schaltstellungen. Das Regelventil 15 verbindet in einer in 1 dargestellten ersten Schaltstellung die zweite Fluidverbindung 12 mit der ersten Fluidverbindung 11 und schafft so den Anschluss des zweiten Druckraums 10 an die Hochdruckseite. In einer zweiten Schaltstellung sperrt es die erste Fluidverbindung 11, so dass der erste Druckraum 9 weiterhin mit der Hochdruckseite verbunden bleibt, und verbindet den zweiten Druckraum 10 mit der Niederdruckseite. Im Ausführungsbeispiel ist der zweite Druckraum 10 in der zweiten Schaltstellung des Regelventils 15 mit einem Fluidreservoir 20 verbunden. In bevorzugten Verwendungen der Pumpe, beispielsweise als Schmierölpumpe für einen Verbrennungsmotor, handelt es sich bei dem Fluidreservoir 20 um einen Fluidsumpf.To the pressure chambers 9 and 10 being able to put pressure on becomes the first pressure chamber 9 from a first fluid connection 11 connected to the high pressure side. To the second pressure chamber 10 to connect to the high pressure side is a second fluid connection 12 intended. The second fluid connection 12 is via a control valve 15 connected to the high pressure side. The control valve 15 is a directional control valve with two switch positions. The control valve 15 joins in a 1 shown first switching position the second fluid connection 12 with the first fluid connection 11 and thus creates the connection of the second pressure chamber 10 to the high pressure side. In a second switching position, it blocks the first fluid connection 11 , so the first pressure chamber 9 remains connected to the high pressure side, and connects the second pressure chamber 10 with the low pressure side. In the embodiment, the second pressure chamber 10 in the second switching position of the control valve 15 with a fluid reservoir 20 connected. In preferred uses of the pump, for example as a lubricating oil pump for an internal combustion engine, it is the fluid reservoir 20 around a fluid sump.

Die Fluidverbindungen 11 und 12 sind in unmittelbarer Nähe der Pumpe angeordnet, vorzugsweise sind sie in das Gehäuse 3 der Pumpe integriert. Vorzugsweise ist auch das Regelventil 15 in das Gehäuse 3 integriert oder doch zumindest außen an dem Gehäuse 3 montiert. Der erste Druckraum 9 und in der ersten Schaltstellung des Regelventils 15 auch der zweite Druckraum 10 beziehen ihr Druckfluid somit bevorzugt von innerhalb des Gehäuses 3. Grundsätzlich wäre es jedoch auch denkbar, dass sie ihr Druckfluid von einer geeigneten Stelle der Hochdruckseite stromabwärts von dem Gehäuse 3 beziehen.The fluid connections 11 and 12 are arranged in the immediate vicinity of the pump, preferably they are in the housing 3 the pump integrated. Preferably, the control valve is also 15 in the case 3 integrated or at least outside of the housing 3 assembled. The first pressure room 9 and in the first switching position of the control valve 15 also the second pressure chamber 10 Thus, they preferably receive their pressurized fluid from within the housing 3 , In principle, however, it would also be conceivable for them to supply their pressurized fluid from a suitable point on the high-pressure side downstream of the housing 3 Respectively.

Das Regelventil 15 wird in Abhängigkeit von einem Fluidregeldruck PR geschaltet. Es wird von einem Rückstellelement 16, das im Ausführungsbeispiel als mechanisches Federelement ausgeführt ist, in der ersten Schaltstellung gehalten, die einer Ausgangsstellung des Regelventils 15 und des Kolbens 7/8 entspricht. Das Rückstellelement 16 wirkt dem Fluidregeldruck PR entgegen. Sobald der Fluidregeldruck PR einen Grenzdruck erreicht hat, springt das Regelventil 15 gegen die rückstellende Kraft des Rückstellelements 16 aus der ersten Schaltstellung in seine zweite Schaltstellung.The control valve 15 is switched in response to a fluid control pressure P R. It is powered by a reset element 16 , Which is designed in the embodiment as a mechanical spring element, held in the first switching position, which is a starting position of the control valve 15 and the piston 7 / 8th equivalent. The reset element 16 counteracts the fluid control pressure P R. As soon as the fluid control pressure P R has reached a limiting pressure, the control valve jumps 15 against the restoring force of the return element 16 from the first switching position to its second switching position.

Der Fluidregeldruck PR wird von der Hochdruckseite der Pumpe abgenommen. Grundsätzlich kann er zwar unmittelbar in der Förderkammer 4 an deren Hochdruckseite, an deren Auslass 6, von innerhalb des Gehäuses 3 hinter der Förderkammer 4 oder in unmittelbarer Nähe stromabwärts von dem Gehäuse 3 abgenommen werden, patentgemäß wird jedoch der Fluidregeldruck PR an einer Stelle der Hochdruckseite abgenommen, an der der Fluiddruck dem Fluiddruck eines von der Pumpe mit dem Fluid zu versorgenden Verbrauchers möglichst genau entspricht. Handelt es sich bei dem Verbraucher beispielsweise um den Hubkolbenmotor eines Kraftfahrzeugs, so ist der Fluidregeldruck PR vorzugsweise der Druck der sogenannten Hauptgalerie. Dementsprechend ist das Regelventil 15 über eine Fluidverbindung mit der betreffenden Stelle der Hochdruckseite verbunden. Eine geeignete Stelle für die Abnahme des Fluidregeldrucks PR befindet sich insbesondere zwischen dem Verbraucher und einem letzten Filter vor dem Verbraucher. The fluid control pressure P R is removed from the high pressure side of the pump. Basically, he can indeed directly in the delivery chamber 4 at the high pressure side, at the outlet 6 , from inside the case 3 behind the delivery chamber 4 or in the immediate vicinity downstream of the housing 3 However, according to the patent, the fluid control pressure P R is removed at a point on the high pressure side at which the fluid pressure corresponds as closely as possible to the fluid pressure of a consumer to be supplied by the pump with the fluid. If the consumer is, for example, the reciprocating engine of a motor vehicle, the fluid control pressure P R is preferably the pressure of the so-called main gallery. Accordingly, the control valve 15 connected via a fluid connection with the relevant point of the high pressure side. A suitable location for the decrease of the fluid control pressure P R is located in particular between the consumer and a last filter in front of the consumer.

Die Wirkungsweise der Pumpenregelung wird nachfolgend für eine bevorzugte Verwendung der Pumpe als Schmierölpumpe für einen Hubkolbenmotor beschrieben, wobei unterstellt wird, dass die Pumpe von der Kurbelwelle des Motors unmittelbar oder über ein Getriebe und somit in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors angetrieben wird.The operation of the pump control is described below for a preferred use of the pump as a lubricating oil pump for a reciprocating engine, wherein it is assumed that the pump is driven by the crankshaft of the engine directly or via a transmission and thus in dependence on the speed of the engine.

Die Einstellung des Regelventils 15 ist derart, dass es in einem unteren Drehzahlbereich des Motors, der sich bei beispielsweise einem Personenkraftwagen bis 1500 oder auch 2000 Umdrehungen pro Minute erstrecken kann, seine erste Schaltstellung einnimmt, in der es beide Druckräume 9 und 10 mit der Hochdruckseite verbindet und in beiden Druckräumen der gleiche Druck P9 = P10 der Hochdruckseite herrscht. Der Druck P10 im zweiten Druckraum 10 ist in dem unteren Motordrehzahlbereich daher genauso hoch wie der Druck P9 im ersten Druckraum 9. Im unteren Drehzahlbereich, insbesondere im Motorleerlauf, wird ein möglichst großes spezifisches Fördervolumen gewünscht, um die Schmierölversorgung des Motors auch bei geringen Drehzahlen sicherstellen zu können. In der ersten Schaltstellung des Regelventils 15 ist die axiale Eingriffslänge der beiden Förderräder 1 und 2 daher, wie in 1 dargestellt, maximal. Die maximale Eingriffslänge entspricht im Ausführungsbeispiel der Länge der beiden gleich langen Förderräder 1 und 2. Sie wird bei Nullförderung, insbesondere im Stillstand der Förderräder 1 und 2, und, wie gesagt, im unteren Drehzahlbereich des Motors und damit auch im unteren Drehzahlbereich der Förderräder 1 und 2 bis zu einer von dem Regelventil 15 vorgegebenen Grenzdrehzahl beibehalten.The setting of the control valve 15 is such that it occupies its first switching position in a lower speed range of the engine, which may extend, for example, a passenger car to 1500 or 2000 revolutions per minute, in which there are both pressure chambers 9 and 10 connects to the high pressure side and prevails in both pressure chambers, the same pressure P 9 = P 10 of the high pressure side. The pressure P 10 in the second pressure chamber 10 is therefore in the lower engine speed range as high as the pressure P 9 in the first pressure chamber 9 , In the lower speed range, especially in engine idling, the largest possible specific volume is desired to ensure the supply of lubricating oil to the engine, even at low speeds can. In the first switching position of the control valve 15 is the axial engagement length of the two conveyor wheels 1 and 2 therefore, as in 1 shown, maximum. The maximum engagement length corresponds in the embodiment of the length of the two equal length conveyor wheels 1 and 2 , It will zero promotion, especially at standstill of the conveyor wheels 1 and 2 , and, as I said, in the lower speed range of the engine and thus also in the lower speed range of the conveyor wheels 1 and 2 to one of the control valve 15 maintained predetermined limit speed.

Das erste Förderrad 1 wird um seine Drehachse D1 von der Kurbelwelle her drehangetrieben und treibt über den Zahneingriff das zweite Förderrad 2 um dessen Drehachse D2 ebenfalls an. Durch den Zahneingriff wird Schmieröl von der Niederdruckseite, d. h. vom Ölsumpf 20 durch den Einlass 5 in die Förderkammer 4 angesaugt. In der Förderkammer 4 erfolgt die Fluidförderung durch einen Förderraum, der von Mantelflächen des Gehäuses 3 um die Zahnkopfkreise der Förderräder 1 und 2 herum sowie von axialen Dichtflächen dicht umschlossen wird, zu dem Auslass 6. Die axialen Dichtflächen werden für das Förderrad 1 von dem Gehäuse 3 und für das Förderrad 2 von den beiden Kolbenkörpern 7 und 8 gebildet. Auf der Hochdruckseite der Pumpe wird das Öl über einen Ölfilter zu dem Motor gefördert, hinter dem Motor in einem Kühler gekühlt und schließlich in den Sumpf 20 zurückgeführt und dabei auf den Druck der Niederdruckseite entspannt.The first conveyor wheel 1 is rotatably driven about its axis of rotation D 1 of the crankshaft ago and drives on the meshing the second impeller 2 also about its axis of rotation D 2 . The meshing action lube oil from the low pressure side, ie from the oil sump 20 through the inlet 5 in the delivery chamber 4 sucked. In the delivery chamber 4 the fluid is conveyed through a delivery chamber, which is from the outer surfaces of the housing 3 around the tooth tip circles of the conveyor wheels 1 and 2 around and sealed by axial sealing surfaces, to the outlet 6 , The axial sealing surfaces are for the feed wheel 1 from the case 3 and for the conveyor wheel 2 from the two piston bodies 7 and 8th educated. On the high pressure side of the pump, the oil is pumped to the engine via an oil filter, cooled behind the engine in a cooler, and finally into the sump 20 returned and relaxed to the pressure of the low pressure side.

Wird die Motordrehzahl und damit gleichzeitig auch die Pumpendrehzahl erhöht, so erhöht sich der Fluidregeldruck PR entsprechend der Pumpencharakteristik. Ist die Grenzdrehzahl erreicht, ist auch der Fluidregeldruck PR so groß, dass unter seiner Wirkung das Regelventil 15 in seine zweite Schaltstellung umschaltet. Der zweite Druckraum 10 ist in der zweiten Schaltstellung des Regelventils 15 mit der Niederdruckseite, nämlich mit dem Sumpf 20 verbunden. Im zweiten Schaltzustand des Regelventils 15 stehen somit der erste Druckraum 9 unter dem hohen Druck P9 der Hochdruckseite und der zweite Druckraum 10 unter dem dagegen vernachlässigbaren Druck P10 der Niederdruckseite. Der Kolben 7/8 und damit zusammen das von ihm drehgelagerte zweite Förderrad 2 werden unter der Wirkung des Drucks P9 gegen die Elastizitätskraft des Federelements 13 axial verschoben. Durch die Verschiebung wird die Eingriffslänge der Förderräder 1 und 2 und damit einhergehend das spezifische Fördervolumen der Pumpe verringert. Die Verringerung des spezifischen Fördervolumens hat eine Absenkung des Fluiddrucks auf der Hochdruckseite, d. h. des Fluidregeldrucks PR, zur Folge. Fällt der Fluidregeldruck PR unter den Grenzwert, so fällt das Regelventil 15 wieder in seine erste Schaltstellung zurück, in der es den zweiten Druckraum 10 über die beiden Fluidverbindungen 11 und 12 mit dem ersten Druckraum 9 verbindet. Die Pumpe wird somit ab Erreichen der Grenzdrehzahl auf Einhaltung des Grenzwerts des Fluidregeldrucks PR geregelt. Durch die Regelung wird eine Druckbegrenzung und damit auch eine Fördervolumenbegrenzung der Pumpe erhalten. Der Fluiddruck der Hochdruckseite steigt im unteren Drehzahlbereich des angetriebenen ersten Förderrads 1 bis zu der Grenzdrehzahl im Wesentlichen proportional zu der Drehzahl und knickt bei der Grenzdrehzahl in eine Horizontale ab, d. h. der Fluiddruck der Hochdruckseite bleibt in dem Drehzahlbereich über der Grenzdrehzahl konstant.If the engine speed and thus also the pump speed are increased, then the fluid control pressure P R increases according to the pump characteristic. If the limit speed is reached, and the fluid control pressure P R is so large that under its action, the control valve 15 switches to its second switching position. The second pressure chamber 10 is in the second switching position of the control valve 15 with the low pressure side, namely with the sump 20 connected. In the second switching state of the control valve 15 thus stand the first pressure chamber 9 under the high pressure P 9 of the high pressure side and the second pressure chamber 10 under the negligible pressure P 10 of the low pressure side. The piston 7 / 8th and together with it rotatably mounted by him second conveyor wheel 2 are under the action of the pressure P 9 against the elasticity force of the spring element 13 moved axially. By shifting the engagement length of the conveyor wheels 1 and 2 and concomitantly reduces the specific delivery volume of the pump. The reduction of the specific delivery volume has a lowering of the fluid pressure on the high pressure side, ie the fluid control pressure P R result. If the fluid control pressure P R falls below the limit, the control valve drops 15 back to its first switching position, in which there is the second pressure chamber 10 over the two fluid connections 11 and 12 with the first pressure chamber 9 combines. The pump is thus regulated from reaching the limit speed for compliance with the limit value of the fluid control pressure P R. By regulating a pressure limit and thus a delivery volume limit of the pump is obtained. The fluid pressure of the high pressure side increases in the lower speed range of the driven first impeller 1 up to the limit speed substantially proportional to the speed and buckles at the limit speed in a horizontal, ie the fluid pressure of the high pressure side remains constant in the speed range above the limit speed.

Durch Ersatz des Regelventils 15 durch ein anderes Regelventil mit mehr als zwei Schaltstellungen können auch andere Druckverläufe verwirklicht werden. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, wenn der geschilderte Druckverlauf in dem unteren Drehzahlbereich und einem sich daran anschließenden mittleren Drehzahlbereich eingestellt wird, der Fluiddruck der Hochdruckseite aber in einem sich an den mittleren Drehzahlbereich anschließenden hohen Drehzahlbereich wieder mit der Drehzahl des angetriebenen ersten Förderrads 1 ansteigt. Für die Verwirklichung solch eines Druckverlaufs könnte das Regelventil 15 des Ausführungsbeispiels durch ein Regelventil mit drei Schaltstellungen ersetzt werden und den zweiten Druckraum 10 im oberen Drehzahlbereich über ein Druckreduzierelement, beispielsweise eine Blende, mit der Hochdruckseite verbinden, um das Federelement 13 zu unterstützen.By replacement of the control valve 15 by another control valve with more than two switching positions and other pressure curves can be realized. Thus, it may be advantageous, for example, if the described pressure curve is set in the lower speed range and an adjoining middle speed range, but the fluid pressure of the high pressure side returns to the speed of the driven first drive wheel in a high speed range following the middle speed range 1 increases. For the realization of such a pressure curve could be the control valve 15 of the embodiment are replaced by a control valve with three switching positions and the second pressure chamber 10 in the upper speed range via a pressure reducing element, such as a diaphragm, connect to the high pressure side to the spring element 13 to support.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Förderradconveyor wheel
1a1a
Verzahnunggearing
22
Förderradconveyor wheel
2a, 2i2a, 2i
Verzahnunggearing
33
Gehäusecasing
44
Förderkammerdelivery chamber
55
Einlassinlet
66
Auslassoutlet
77
Kolbenkörperpiston body
88th
Kolbenkörperpiston body
99
Druckraumpressure chamber
1010
Druckraumpressure chamber
1111
Fluidverbindungfluid communication
1212
Fluidverbindungfluid communication
1313
Federelementspring element
1414
1515
Regler, RegelventilRegulator, control valve
1616
RückstellelementReturn element
1717
1818
1919
2020
Fluidsumpffluid sump
D1 D 1
Drehachseaxis of rotation
D2 D 2
Drehachseaxis of rotation
P9 P 9
Fluiddruckfluid pressure
P10 P 10
Fluiddruckfluid pressure
PR P R
FluidregeldruckFluid control pressure

Claims (4)

Außenzahnradpumpe mit verstellbarem spezifischen Fördervolumen, umfassend: a) ein Gehäuse (3), das eine Förderkammer (4) enthält, in die an einer Niederdruckseite der Pumpe wenigstens ein Einlass (5) für Fluid und an einer Hochdruckseite der Pumpe wenigstens ein Auslass (6) für Fluid münden, b) wenigstens zwei in der Förderkammer (4) aufgenommene, drehantreibbare, außenverzahnte Stirnräder (1, 2), die miteinander in einem Fördereingriff, nämlich kämmenden Zahneingriff sind, um das Fluid von dem Einlass (5) zu dem Auslass (6) zu fördern, wobei die Förderräder (1, 2) so verstellbar sind, dass durch eine Verstellung der Förderräder (1, 2) relativ zueinander das spezifische Fördervolumen der Pumpe verstellt wird, c) einen Kolben (7/8), der für die Verstellung der Förderräder (1, 2) mit wenigstens einem der Förderräder (1, 2) gekoppelt ist und eine Drehlagerung für dieses wenigstens eine der Förderräder bildet, d) wobei durch eine axiale Verschiebung des Kolbens (7/8) eine axiale Eingriffslänge der Förderräder (1, 2) verändert und dadurch das spezifische Fördervolumen der Pumpe verstellt wird, e) einen ersten Druckraum (9) und einen zweiten Druckraum (10) für eine Beaufschlagung des Kolbens (7/8) je mit Fluid der Hochdruckseite, wobei ein auf den Kolben (7/8) wirkender Fluiddruck (P9) des ersten Druckraums (9) einem auf den Kolben (7/8) wirkenden Fluiddruck (P10) des zweiten Druckraums (10) entgegenwirkt, f) eine erste Fluidverbindung (11), die den ersten Druckraum (9) mit der Hochdruckseite verbindet, und eine zweite Fluidverbindung (12), die den zweiten Druckraum (10) mit der Hochdruckseite verbindet, g) ein Federelement (13), das dem in dem ersten Druckraum (9) auf den Kolben (7/8) wirkenden Fluiddruck (P9) entgegenwirkt, h) und einen Regler (15), der den Fluiddruck (P10) des zweiten Druckraums (10) in Abhängigkeit von einer für die Fluidförderung der Pumpe maßgeblichen Regelgröße (PR), nämlich einem Fluidregeldruck (PR) der Hochdruckseite regelt, i) wobei der Regler (15) in einem ersten Reglerzustand den zweiten Druckraum (10) mit der Hochdruckseite der Pumpe verbindet und in einem zweiten Reglerzustand die zweite Fluidverbindung (12) unterbricht und den zweiten Druckraum (10) mit der Niederdruckseite der Pumpe verbindet, wenn die Regelgröße (PR) einen vorgegebenen Wert überschreitet, j) und wobei an den Regler (15) eine Verbindungsleitung angeschlossen ist, durch die unter dem Fluidregeldruck (PR) stehendes Fluid der Hochdruckseite von außerhalb des Gehäuses (3) der Pumpe dem Regler (15) zuführbar ist.External gear pump with adjustable specific delivery volume, comprising: a) a housing ( 3 ), which is a delivery chamber ( 4 ) into which at least one inlet (on a low-pressure side of the pump) 5 ) for fluid and at a high pressure side of the pump at least one outlet ( 6 ) for fluid, b) at least two in the delivery chamber ( 4 ), rotatably driven, externally toothed spur gears ( 1 . 2 ) which are in meshing engagement with each other, namely, meshing tooth engagement to remove the fluid from the inlet (10). 5 ) to the outlet ( 6 ), the conveyor wheels ( 1 . 2 ) are adjustable so that by an adjustment of the conveyor wheels ( 1 . 2 ) relative to each other, the specific delivery volume of the pump is adjusted, c) a piston ( 7 / 8th ), for the adjustment of the conveyor wheels ( 1 . 2 ) with at least one of the conveyor wheels ( 1 . 2 ) is coupled and forms a pivot bearing for this at least one of the conveyor wheels, d) wherein by an axial displacement of the piston ( 7 / 8th ) an axial engagement length of the conveyor wheels ( 1 . 2 ) and thereby the specific delivery volume of the pump is adjusted, e) a first pressure chamber ( 9 ) and a second pressure chamber ( 10 ) for loading the piston ( 7 / 8th ) each with high-pressure fluid, with one on the piston ( 7 / 8th ) acting fluid pressure (P 9 ) of the first pressure chamber ( 9 ) one on the piston ( 7 / 8th ) acting fluid pressure (P 10 ) of the second pressure chamber ( 10 ), f) a first fluid connection ( 11 ), the first pressure chamber ( 9 ) connects to the high pressure side, and a second fluid connection ( 12 ), the second pressure chamber ( 10 ) connects to the high pressure side, g) a spring element ( 13 ) that in the first pressure chamber ( 9 ) on the piston ( 7 / 8th ) counteracts acting fluid pressure (P 9 ), h) and a controller ( 15 ), the fluid pressure (P 10 ) of the second pressure chamber ( 10 ) as a function of a control variable (P R ) which is decisive for the fluid delivery of the pump, namely a fluid control pressure (P R ) of the high-pressure side, i) the regulator ( 15 ) in a first controller state, the second pressure chamber ( 10 ) connects to the high-pressure side of the pump and in a second controller state, the second fluid connection ( 12 ) and the second pressure chamber ( 10 ) connects to the low pressure side of the pump when the controlled variable (P R ) exceeds a predetermined value, j) and wherein the controller ( 15 ) a connecting line is connected, by the under the fluid control pressure (P R ) standing high-pressure fluid from outside the housing ( 3 ) of the pump to the regulator ( 15 ) can be fed. Außenzahnradpumpe nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (15) ein Regelventil ist oder umfasst, wobei dem Fluidregeldruck (PR) eine Rückstellkraft eines Rückstellelements (16) entgegenwirkt.External gear pump according to the preceding claim, characterized in that the regulator ( 15 ) is or comprises a control valve, wherein the fluid control pressure (P R ) is a restoring force of a return element ( 16 ) counteracts. Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (15) ein Regelventil mit wenigstens zwei diskreten Schaltstellungen (Reglerzustände) ist, die in Abhängigkeit von der Regelgröße (PR) geschaltet werden. External gear pump according to one of the preceding claims, characterized in that the regulator ( 15 ) is a control valve with at least two discrete switch positions (controller states), which are switched in response to the controlled variable (P R ). Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (15) in dem ersten Reglerzustand den zweiten Druckraum (10) mit dem ersten Druckraum (9) verbindet.External gear pump according to one of the preceding claims, characterized in that the regulator ( 15 ) in the first controller state, the second pressure chamber ( 10 ) with the first pressure chamber ( 9 ) connects.
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