DE3402448A1

DE3402448A1 - Appliance for pumping a hydraulic working fluid

Info

Publication number: DE3402448A1
Application number: DE19843402448
Authority: DE
Inventors: Ernst-August Dipl.-Ing. 3180 Wolfsburg Honig
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1984-01-25
Filing date: 1984-01-25
Publication date: 1985-07-25

Abstract

The appliance for pumping a hydraulic working fluid has a pump (1), which comprises at least two similar delivery stages (1a, 1b) and is driven by a variable-speed drive motor, and a control appliance (2) which acts on the individual delivery stages in terms of throughput regulation. In order to achieve throughput regulation without completely stopping individual delivery stages, the control appliance (2) is to be adjustable, as a function of the speed of the drive motor, between a position which connects the delivery stages of the pump in parallel, and a position which connects the delivery stages in series. In this arrangement, the control appliance (2) has a servopiston (11) which can be actuated counter to a restoring spring (12) by a pressure proportional to the motor speed, and which, in a first position assigned to a lower motor speed, connects the two delivery stages (1a, 1b) of the pump (1) in parallel, and in a second position, assigned to a higher motor speed, connects the two delivery stages in series. <IMAGE>

Description

3180 Wolfsburg
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K 5537/1702pt-we-kaK 5537 / 1702pt-we-ka

Einrichtung zur Förderung eines hydraulischen ArbeitsmittelsDevice for promoting a hydraulic working medium

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Förderung eines hydraulischen Arbeitsmittels gemäß dem Oberbegriff des PatentanspruchsThe invention relates to a device for promoting a hydraulic work equipment according to the preamble of the claim

Aus der DE-OS 31 37 001 ist eine derartige Fördereinrichtung bekannt, bei der die Mengenregulierung in der Weise herbeigeführt wird, daß einzelne der Pumpenstufen druck- oder nutzfördermengenabhängig ab- oder zugeschaltet werden. Die Abschaltung der einzelnen Pumpenstufen erfolgt dabei in der Weise, daß jeweils ihre Druck- und Saugseiten miteinander verbunden werden, so daß letztlich diese Pumpenstufen leer mitlaufen.From DE-OS 31 37 001 such a conveyor is known, in which the volume regulation is brought about in such a way that individual pump stages decrease or decrease depending on the pressure or useful flow rate be switched on. The individual pump stages are switched off in such a way that their pressure and suction sides are connected to one another are connected, so that ultimately these pump stages run along empty.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß bei einem derartigen Drucklos-Schalten einzelner Pumpenstufen zwar der Leistungsbedarf dieser Pumpenstufen reduziert wird, jedoch ein stark unterschiedlicher Beanspruchungsgrad der einzelnen Förderstufen auftritt, besteht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, eine Fördereinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs genannten Art zu schaffen, bei der eine Fördermengenregulierung ohne eine derartige unterschiedliche Verteilung der Beanspruchung auftritt.Based on the knowledge that with such a pressureless switch Although the power requirement of these pump stages is reduced in individual pump stages, the degree of stress of the occurs in individual funding stages, the object underlying the invention is to provide a conveyor device in the preamble of To create claim mentioned type, in which a flow rate regulation without such a different distribution of the stress occurs.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß wird also die Mengenregulierung durch Umschaltung der Förderstufen von einer Parallelschaltung in eine Reihenschaltung bewirkt, wodurch die einzelnen Förderstufen weiterhin im Einsatz bleiben, der Leistungsbedarf jedoch,'insbesondere bei höheren Dreh-The solution to this problem results from the characterizing part of the patent claim 1. According to the invention, the amount is regulated by switching of the delivery stages from a parallel connection to a series connection, which means that the individual delivery stages continue to be in use remain, the power requirement, however, '' especially at higher

zahlen, unter Beibehaltung etwa gleichmäßiger Auslastung der Pumpenstufen reduziert wird.numbers, while maintaining approximately even utilization of the pump stages is reduced.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Unteransprüchen.Further expedient refinements of the invention emerge according to the subclaims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel in teils schematischer Darstellungsweise gezeigt, das im folgenden näher erläutert wird. In der Zeichnung ist mit 1 eine beispielsweise aus zwei Förderstufen 1a und 1b bestehende Förderpumpe bezeichnet, die als Zahnradpumpe aus drei miteinander im Eingriff befindlichen Zahnrädern 5» 6, 7 besteht, von denen das mittlere Zahnrad 6 von einem hier nicht weiter gezeigten Antriebsmotor, beispielsweise einer in einem Kraftfahrzeug eingebauten Brennkraftmaschine, angetrieben wird und beiden Förderstufen 1a und 1b zugeordnet ist. Die Pumpe dient dabei zur Förderung eines hydraulischen Arbeitsmittels, beispielsweise für die Versorgung der hydraulischen Steuerung eines automatischen Fahrzeuggetriebes.In the drawing, an exemplary embodiment is partially schematic Representation shown, which is explained in more detail below. In the drawing, 1 is one, for example, of two conveyor stages 1a and 1b denotes an existing feed pump which, as a gear pump, consists of three meshing gears 5 »6, 7, from which the middle gear 6 from a drive motor not shown here, for example an internal combustion engine installed in a motor vehicle, is driven and both conveyor stages 1a and 1b assigned. The pump serves to convey a hydraulic working medium, for example to supply the hydraulic one Control of an automatic vehicle transmission.

Mit 2 ist eine Steuereinrichtung angegeben, die zum Zwecke der Mengenregulierung die Umsteuerung der einzelnen Förderstufen bewirkt.With 2 a control device is indicated, which for the purpose of volume regulation causes the reversal of the individual funding levels.

Der Saugraum 8a der ersten Förderstufe 1a ist über eine Saugleitung 4 an einen Arbeitsmittelvorratsbehälter 3a angeschlossen, während der Druckraum $a, dieser ersten Förderstufe 1a über eine Druckleitung 25 mit einem an der Steuereinrichtung 2 vorgesehenen Anschluß 26 verbunden ist. Der Saugraum 8b der zweiten Förderstufe 1b der Pumpe 1 erhält das Arbeitsmittel über eine Leitung 32 von einem Anschluß 29 der Steuereinrichtung und der Druckraum 9b dieser zweiten Förderstufe ist mit einer zu den hier nicht gezeigten Verbrauchern führenden Druckleitung 10 verbunden. An diese Druckleitung 10 ist eine zweite Leitung 28 angeschlossen, die zu einem an dem Gehäuse der Steuereinrichtung 2 vorgesehenen Anschluß 27 führt.The suction chamber 8a of the first conveying stage 1a is connected to a working medium reservoir 3a via a suction line 4, while the pressure chamber $ a of this first conveying stage 1a is connected via a pressure line 25 to a connection 26 provided on the control device 2. The suction chamber 8b of the second delivery stage 1b of the pump 1 receives the working medium via a line 32 from a connection 29 of the control device and the pressure chamber 9b of this second delivery stage is connected to a pressure line 10 leading to the consumers, not shown here. A second line 28, which leads to a connection 27 provided on the housing of the control device 2, is connected to this pressure line 10.

Die Steuereinrichtung 2 weist nun einen mit fünf Steuerbünden 15 bis sowie zwischen diesen Steuerbünden liegenden Kolbenabsätzen 20 bis 23 versehenen Steuerkolben 11 auf, der an seiner rechten Stirnseite vonThe control device 2 now has one with five control collars 15 to and between these control collars lying piston shoulders 20 to 23 provided control piston 11, which on its right front side of

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einer in einem Feuerraum 13 angeordneten Feder 12 belastet ist. Der Federräum 13 ist über einen Druckmittelauslaß 14 an Atmosphärendruckniveau angeschlossen. Der Feder entgegen wirkt ein in einem Druckbeaufschlagungsraum 24 herrschender Druck, der über eine Druckleitung 36 zugeführt wird und im wesentlichen motordrehzahlabhängig ist. Gegebenenfalls könnte auch ein fahrgeschwindigkeitsabhängiger Druck zur Steuerung der Steuereinrichtung verwendet werden.a spring 12 arranged in a furnace 13 is loaded. Of the Spring space 13 is via a pressure medium outlet 14 at atmospheric pressure level connected. The spring is counteracted in a pressurization space 24 prevailing pressure, which is via a pressure line 36 is supplied and is essentially dependent on the engine speed. Possibly A speed-dependent pressure could also be used to control the control device.

Yon den Steuerbünden des Steuerkolbens 11 dient ein erster Steuerbund 15 zur Steuerung des mit dem Druckraum 9a der ersten Pumpenförderstufe 1a verbundenen Anschlusses 26, während ein zweiter Kolbenbund 16 die Steuerung des mit der Saugseite 8b der zweiten Förderstufe 1b verbundenen Anschlusses 29 übernimmt. Motordrehzahlabhängig nimmt dabei der Steuerkolben im wesentlichen zwei Stellungen ein, wobei eine erste Stellung Motordrehzahlen unterhalb eines vorgegebenen, durch die Rückstellfeder 12 festgelegten Wertes zugeordnet ist, während die zweite Stellung zu Motordrehzahlen oberhalb der vorgegebenen Grenze gehört. Während in der ersten Stellung der Steuerkolben 11 durch die Rückstellfeder 12 bis zum Anschlag des in der Zeichnung linken endseitigen Kolbenbundes 17 an der Gehäusewand verstellt ist, wird in der zweiten Stellung der Steuerkolben 11 von dem dann überwiegenden motordrehzahlabhängigen Druck des Druckbeaufschlagungsraumes 24 in der Zeichnung nach rechts bis zum Anschlag des Stopfens 19a des rechten Kolbenbundes I9 am Gehäuse verstellt. Die in der Zeichnung gezeigte mittlere Stellung ist dagegen eine instabile Stellung, die, wenn überhaupt, dann nur kurzzeitig vorhanden ist.A first control collar is used for the control collars of the control piston 11 15 for controlling the with the pressure chamber 9a of the first pump delivery stage 1a connected connection 26, while a second piston collar 16 the Control of the connection 29 connected to the suction side 8b of the second conveying stage 1b takes over. Depending on the engine speed, the Control piston essentially has two positions, with a first position engine speeds below a predetermined, by the return spring 12 is assigned the specified value, while the second position belongs to engine speeds above the predetermined limit. While in the first position the control piston 11 by the return spring 12 up to the stop of the left end piston collar in the drawing 17 is adjusted on the housing wall, the control piston 11 is then predominantly dependent on the engine speed in the second position Pressure of the pressurization space 24 in the drawing right up to the stop of the plug 19a of the right piston collar I9 am Housing adjusted. The middle position shown in the drawing, on the other hand, is an unstable position which, if at all, is then only for a short time is available.

In der ersten Stellung des Steuerkolbens 11 wird nun der Anschluß 26 über den zwischen dem ersten Kolbenbund 15 und einem mittleren Kolbenbund 18 vorgesehenen Kolbenabsatz 21 mit dem über die Leitung 28 zu der Druckleitung 10 führenden Anschluß 27 und gleichzeitig der mit der Saugseite 8b der zweiten Förderstufe 1b verbundene Anschluß 29 über den Kolbenabsatz 23 mit einem Anschluß 30 verbunden, der über eine Leitung 31 zu dem Arbeitsmittelvorratsbehälter 3b führt. Dieser Arbeitsmittelvorrat sbehält er 3b kann gesondert von dem Arbeitsmittelvorratsbehälter 3a angeordnet oder auch identisch mit diesem sein.In the first position of the control piston 11, the connection 26 is now via the piston shoulder 21 provided between the first piston collar 15 and a central piston collar 18 with the piston shoulder 21 via the line 28 to the Pressure line 10 leading connection 27 and at the same time with the Connection 29 connected to the suction side 8b of the second conveying stage 1b is connected via the piston shoulder 23 to a connection 30 which is connected via a line 31 leads to the working medium reservoir 3b. This stock of work equipment sbehält he 3b can be separated from the working fluid reservoir 3a arranged or also be identical to this.

In dieser ersten Stellung "bei kleinen Drehzahlen des Antriebsmotor werden also die beiden Förderstufen 1a und 1b der Förderpumpe 1 parallel geschaltet, indem beide Saugseiten 8a und 8b Arbeitsmittel aus Arbeitsmittelvorratsbehältern 5a und yo ansaugen und dieses dann in eine gemeinsame Druckleitung 10 fördern, von wo aus es den Arbeitsmittelverbrauchern zugeführt wird. Durch diese Parallelschaltung der beiden Förderstufen der Förderpumpe ergibt sich also bereits bei niedrigen Drehzahlen des Antriebsmotors durch Addition der Fördermengen der beiden Stufen eine ausreichend große Fördermenge. Diese Fördermenge würde nun aber bei hohen Motordrehzahlen zu. groß werden können, so daß dann die Überschußmenge ungenutzt abgeleitet werden müßte.In this first position "at low speeds of the drive motor, the two delivery stages 1a and 1b of the delivery pump 1 are connected in parallel, in that both suction sides 8a and 8b suck in working fluid from working fluid reservoirs 5a and yo and then deliver this into a common pressure line 10, from where This parallel connection of the two delivery stages of the delivery pump results in a sufficiently large delivery rate even at low speeds of the drive motor by adding the delivery rates of the two stages. This delivery rate would, however, become too large at high engine speeds, so that then the excess amount would have to be diverted unused.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird von einer vorgegebenen Auslegungsdrehzahl des Antriebsmotors ab die Parallelschaltung der beiden Förderstufen der Pumpe in einer Reihenschaltung umgewandelt, so daß die Fördermenge bei etwa gleichbleibendem Förderdruck und damit auch die Antriebsleistung halbiert wird. Bei einer passenden Motordrehzahl schaltet daher der in dem Druckbeaufschlagungsraum 24 herrschende motordrehzahlabhängige Druck den Steuerkolben 11 in die zweite Stellung um, in der der mit der Druckseite 9a der ersten Förderstufe verbundene Anschluß 2β über den Kolbenabsatz 20 zwischen den Kolbenbünden 15 und I7 mit einem Anschluß 33 verbunden ist. Von diesem Anschluß 33 geht eine Yerbindungsleitung 35 ab, die zu einem zweiten Anschluß 34 an cLeni Gehäuse der Steuereinrichtung führt. Dieser zweite Anschluß 34 cLe^ Verbindungsleitung 35 liegt dem mit der Saugseite 8b der zweiten Förderstufe 1b verbundenen Anschluß 29 benachbart, und zwar auf der dem Saugleitungsanschluß 30 abgewandten Seite des zweiten Kolbenbundes 16. Bei der Verstellung des Steuerkolbens 11 in die zweite Endstellung wird daher über den Kolbenabsatz 22 zwischen dem zweiten Kolbenbund 16 und dem mittleren Kolbenbund 18 eine Verbindung zwischen diesem Verbindungsleitungsanschluß 34 ¹¹¹¹CL dem zu der Saugseite 8b der zweiten Förderstufe 1b führenden Anschluß 29 hergestellt, so daß die beiden Förderstufen der Pumpe 1 in Reihe hintereinander geschaltet sind.In order to avoid this disadvantage, the parallel connection of the two delivery stages of the pump is converted into a series circuit from a given design speed of the drive motor, so that the delivery rate is halved with approximately the same delivery pressure and thus the drive power. At a suitable engine speed, the engine speed-dependent pressure in the pressurization chamber 24 switches the control piston 11 to the second position in which the connection 2β connected to the pressure side 9a of the first delivery stage via the piston shoulder 20 between the piston collars 15 and I7 with a connection 33 connected is. From this connection 33 there is a connection line 35 which leads to a second connection 34 on the housing of the control device. This second connection 34 cLe ^ connecting line 35 is adjacent to the connection 29 connected to the suction side 8b of the second conveying stage 1b, on the side of the second piston collar 16 facing away from the suction line connection 30 the piston shoulder 22 between the second piston collar 16 and the middle piston collar 18 establishes a connection between this connecting line connection 34 ¹¹¹¹ CL and the connection 29 leading to the suction side 8b of the second delivery stage 1b, so that the two delivery stages of the pump 1 are connected in series.

Anstelle der Beaufschlagung des Steuerkolbens 11 mit dem über die Druckleitung 36 zugeführten motordrehzahlabhängigen Druck, die zu einer ge-Instead of acting on the control piston 11 with the via the pressure line 36 supplied engine speed-dependent pressure, which leads to a

wissen Proportionalverstellung des Steuerkolbens führt, könnte der Steuerkolben auch mit einem Druck "beaufschlagt werden, der von einem Steuerventil in Abhängigkeit von bestimmten charakteristischen Zustandsgrößen steuerbar ist. Dabei kann dieser Steuerdruck bis zum Erreichen einer vorgegebenen Grenze der Zustandsgröße Atmosphärendruck, danach ein Druck von konstanter Höhe sein, die ausreicht, den Steuerkolben 11 entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 12 in die zweite Stellung zu verstellen. Als Zustandsgrößen könnten hier die Drehzahl des Antriebsmotors die Temperatur und/oder der Druck des Arbeitsmittels oder dergleichen herangezogen werden. In dem letzteren Fall würde die Steuereinrichtung 2 auch eine Sicherheitsfunktion ausüben, indem sie bei Abfall des Druckmitteldruckes in der Leitung 10, beispielsweise infolge einer Undichtigkeit, eine Rückschaltung der Pumpen-Förderstufen von der Reihen- zur Parallelschaltung auch dann ausführen könnte, wenn die Motordrehzahl an sich oberhalb des Umsehaltpunktes liegt.know proportional adjustment of the control piston leads, the could Control piston can also be acted upon by a pressure "which is produced by a Control valve can be controlled as a function of certain characteristic state variables. This control pressure can be reached until it is reached a predetermined limit of the state variable atmospheric pressure, then a pressure of constant level which is sufficient to control piston 11 to adjust against the action of the return spring 12 in the second position. The speed of the drive motor, the temperature and / or the pressure of the working medium or the like could be state variables here can be used. In the latter case, the control device 2 would also exercise a safety function by being at Drop in the pressure medium pressure in line 10, for example as a result a leak, the pump delivery stages could also be switched back from series to parallel connection, if the engine speed is actually above the changeover point.

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Claims

3180 Wolfsburg 3537/17O2pt-we-ka ANSPRÜCHE3180 Wolfsburg 3537 / 17O2pt-we-ka CLAIMS

1. Einrichtung zur Förderung eines hydraulischen Arbeitsmittels mit einer aus wenigstens zwei gleichartigen Förderstufen bestehenden, von einem Antriebsmotor mit wechselnder Drehzahl angetriebenen Pumpe und mit einer auf die einzelnen Förderstufen im Sinne einer Mengenregulierung einwirkenden Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (2) in Abhängigkeit von charakteristischen Zustandsgrößen zwischen einer die Förderstufen (la, 1b) der Pumpe (1) parallel zueinander und einer die Förderstufen in Reihe hinter-1. Device for promoting a hydraulic work medium with a pump which consists of at least two similar delivery stages and is driven by a drive motor with changing speed and with a control device acting on the individual delivery stages in the sense of quantity regulation, characterized in that that the control device (2) as a function of characteristic state variables between one of the delivery stages (la, 1b) of the pump (1) parallel to each other and one behind the conveyor stages in series

. einander schaltenden Stellung verstellbar ist.. mutually switching position is adjustable.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (2) einen entgegen einer Rückstellfeder (12) von einem in Abhängigkeit von der Zustandsgröße stehenden Steuerdruck beaufschlagbaren Steuerkolben (11) aufweist, der in einer ersten Stellung die beiden Förderstufen (la, 1b) der Pumpe (1) parallel zueinander und in einer zweiten Stellung die beiden Förderstufen in Reihe hintereinander schaltet.2. Device according to claim 1, characterized in that the control device (2) a control pressure which can be acted upon against a return spring (12) by a control pressure which is dependent on the state variable Has control piston (11) which is in a first position the two delivery stages (la, 1b) of the pump (1) parallel to one another and in a second position switches the two conveyor stages in series one behind the other.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (11) einen mit der Druckseite (9a) der ersten Förderstufe (1a) verbundenen Anschluß (25, 26) in der ersten Stellung mit einem mit der Druckseite (9"b) der zweiten Förderstufe (ib) verbundenen Anschluß (27, 28) und in der zweiten Stellung mit einem mit der Saugseite (8b) der zweiten Förderstufe (ib) verbundenen Anschluß (29,32) verbindet, wobei in der ersten Stellung gleichzeitig der mit der3. Device according to claim 2, characterized in that the control piston (11) a connection (25, 26) connected to the pressure side (9a) of the first conveying stage (1a) in the first position with a the pressure side (9 "b) of the second conveying stage (ib) connected connection (27, 28) and in the second position with a connection (29, 32) connected to the suction side (8b) of the second delivery stage (ib) connects, in the first position simultaneously with the

m-iufrijo ι Uj (fib) ii.(jr '/weiten IVordorntuf e (ib) verbundene Anschluß (29, 32) mit einem mit einem Druckmittelvorratsbehälter (3b) verbundenen Anschluß (30, 31) verbunden ist.m-iufrijo ι Uj (fib) ii. (jr '/ wide IVordorntuf e (ib) connected connection (29, 32) is connected to a connection (30, 31) connected to a pressure medium reservoir (3b).

4. Einrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (11) einen dem mit der Druckseite (9a) der ersten !Förderstufe (la) verbundenen Anschluß (25> 26) zugeordneten ersten Kolbenbund4. Device according to claim 3> characterized in that the control piston (11) a connection (25>) connected to the pressure side (9a) of the first delivery stage (la) 26) associated first piston collar

(15) sowie einen dem mit der Saugseite (8b) der zweiten Förderstufe (1b) verbundenen Anschluß (29» 32) zugeordneten zweiten Kolbenbund(15) and one with the suction side (8b) of the second delivery stage (1b) connected connection (29 »32) associated second piston collar

(16) aufweist, und daß in der zweiten Stellung des Steuerkolbens der erste Kolbenbund (15) den mit der Druckseite (9a) der ersten Förderstufe (la) verbundenen Anschluß (25, 26) mit einem ersten Ende (33) einer Yerbindungsleitung (35) und der zweite Kolbenbund (16) ein zweites Ende (34) der Verbindungsleitung (35) mit dem mit der Saugseite (8b) der zweiten Förderstufe verbundenen Anschluß (29, 32) verbindet. (16), and that in the second position of the control piston of the first piston collar (15) with the pressure side (9a) of the first delivery stage (la) connected connection (25, 26) with a first end (33) of a Yerbindungsleitung (35) and the second piston collar (16) second end (34) of the connecting line (35) with the one with the suction side (8b) the second conveyor stage connected connection (29, 32) connects.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristische Zustandsgröße die Drehzahl des Antriebsmotors ist. 5. Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that that the characteristic state variable is the speed of the drive motor.

6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (11) unmittelbar von einem motordrehzahlproportionalen Drück beaufschlagbar ist.6. Device according to claim 2, characterized in that the control piston (11) can be acted upon directly by a pressure proportional to the engine speed.