DE3909159A1

DE3909159A1 - Regeleinrichtung fuer verdraengerpumpen

Info

Publication number: DE3909159A1
Application number: DE19893909159
Authority: DE
Inventors: Richard Vogt
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1988-03-25
Filing date: 1989-03-21
Publication date: 1989-10-05

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen, insbesondere Flügelzellenpumpen, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Zur Druckölversorgung von Hilfskraftlenkungen setzt man häufig Flügelzellenpumpen ein. Damit der Förderstrom nicht mit der Antriebsdrehzahl des Fahrzeugmotors linear ansteigt, versieht man diese Pumpen mit einem Stromregelventil. Ein solches Stromregelventil läßt den Förderstrom beispielsweise bis zu einer Drehzahl von n= 1200 min^-1 ansteigen und regelt dann bei weiterem Anstieg der Drehzahl den Förderstrom kontinuierlich ab, so daß sich eine fallende Förderstrom-Kennlinie ergibt. Auf diese Weise läßt sich mit der Hilfskraftlenkung bei höheren Fahrgeschwindigkeiten ein besseres Lenkverhalten erzielen, d. h. die hydraulische Kraftunterstützung wird reduziert, so daß sich ein besseres Lenkgefühl einstellt.

Zur Regelung des Förderstromes ist es allgemein bekannt (z. B. DE-PS 35 06 485), einen Druckkanal im Pumpenausgang zu verengen, wodurch man vor der Verengung eine geringere Strömungsgeschwindigkeit und damit auch eine Erhöhung des statischen Druckes auf einer in einem Druckraum ragenden vorderen Stirnfläche eines Stromregelkolbens erhält. Damit erzielt man einen Differenzdruck zwischen dieser vorderen und einer hinteren Stirnfläche, die über eine Kammer stromabwärts der Verengung mit dem Druckkanal in Verbindung steht. Auf diese Weise erzeugt man am Stromregelkolben eine drehzahlabhängige Öffnungsbewegung, durch die sich der Druckraum an einen Rücklaufkanal anschließen läßt.

Man regelt also in der Pumpe einen Teil des Förderstromes ab, so daß sich der Verbraucher-Nutzstrom verringert. Eine derartige Stromregelung mit einer fest installierten Verengung (Blende) erzeugt je nach Ausführung zwar einen konstanten oder fallenden Kennlinienverlauf, doch kann dieser Kennlinienverlauf noch nicht alle Anforderungen hinsichtlich der Variation der Charakteristik und der Genauigkeit bei unterschiedlichen Druck und Drehzahlverhältnissen erfüllen.

Nach der DE-PS 32 11 948 versieht man daher die vordere Stirnfläche des Stromregelkolbens mit einem dünnen Bügel aus Blech, der in einem Einsatz des Druckkanals befindliche Drosselbohrungsquerschnitte in Abhängigkeit seiner Öffnungsbewegung weiter verkleinern kann. Damit läßt sich der Differenzdruck zwischen den beiden druckbeaufschlagten Stirnflächen des Stromregelkolbens erhöhen und eine progressive Öffnungsbewegung erzielen. Als Folge davon erhält man über den gesamten Drehzahlbereich eine stetig fallende Kennlinie. Außerdem läßt sich durch die Größe und Zahl der Drosselbohrungen leicht festlegen, auf welchen Wert der Förderstrom bei Höchstdrehzahl abfallen soll. Diese bekannte Einrichtung erfordert jedoch einen verhältnismäßig hohen Bauaufwand, da man die besonderen Bauteile in Form des Bügels und des Einsatzes für die Drosselbohrungen zusätzlich anfertigen und montieren muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Stromregelung baulich zu vereinfachen, wobei der verbesserte Verlauf der fallenen Kennlinie erhalten bleiben soll.

Nach der Erfindung läßt sich diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 lösen.

Die Gehäusebohrung zur Aufnahme des Stromregelkolbens weist vorzugsweise zwei miteinander verbundene radiale Bohrungen für die Zu- bzw. Ableitung des Verbraucherstromes auf. Die Bohrung für die Zuleitung hat mit der Druckseite der Pumpe Verbindung. Die Bohrungen münden in einen durch Bunde des Stromregelkolbens abgeschlossenen Steuerbereich, wobei der Steuerbereich einen veränderlichen Verbindungsquerschnitt (Drosselstelle) zu den beiden radialen Bohrungen herstellt. Man führt also den Nutzstrom der Pumpe über den Steuerbereich des Stromregelkolbens, wobei die eine Bohrung am Eintritt in den Steuerbereich als erste Drosselstelle, und die andere Bohrung am Austritt aus dem Steuerbereich als zweite Drosselstelle wirksam ist. Durch die zweistufige Drosselung lassen sich die Verschneidungsquerschnitte an den Drosselstellen deutlich größer ausführen. Beim Durchfluß des Öls durch den Steuerbereich wird der Ventilkolben beidseitig umströmt. Dieses beidseitige Umströmen bewirkt infolge des großen Oberflächenanteils eine viskositätsabhängige Regelcharakteristik, die besonders während der Kaltstartphase das Geräuschverhalten verbessert. Die Viskositätsabhängigkeit läßt sich nach Anspruch 2 durch den Einschnürungsdurchmesser des Stromregelkolbens im Steuerbereich beeinflussen.

Nach Anspruch 3 fluchten die beiden Bohrungen miteinander, so daß man beidseitig des Ventilkolbens gleich lange Strömungswege erhält.

Da nach einem weiteren Merkmal des Anspruchs 4 der Steuerbereich des Stromregelkolbens konisch oder mit einer Kurvenform versehen ist, läßt sich bei seiner Öffnungsbewegung eine stärkere Drosselung des Nutzstroms erreichen, wodurch man einen zunehmend größeren Stromanteil in den Rücklaufkanal abregelt.

Die erfindungsgemäße Stromregelung kommt ohne zusätzliche Bauteile aus, da sich die gewünschte Funktion nach Vornahme geringer Änderungen mit dem ohnehin vorhandenen Regelkolben erzielen läßt. Daraus ergibt sich eine hohe Betriebssicherheit.

Anhand der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine Flügelzellenpumpe mit der Regeleinrichtung nach der Erfindung in geschlossener Stellung des Stromregelkolbens,

Fig. 2 einen Ausschnitt entsprechend Fig. 1, jedoch in einer geöffneten Stellung des Stromregelkolbens,

Fig. 3 einen Teilquerschnitt nach der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform des Stromregelkolbens und

Fig. 5A-5C verschiedene für die Viskositätsabhängigkeit maßgebende Einstichausführungen im Steuerbereich des Stromregelkolbens.

Die Flügelzellenpumpe entspricht der allgemein bekannten Bauart, so daß nachfolgend nur die wesentlichen Teile beschrieben sind. Die Pumpe trägt auf einer Antriebswelle 1 einen Rotor 2, in welchem radial gleitende Flügel 3 geführt sind. Der Rotor 2 liegt zwischen einer vorderen Stirnplatte 4 und einer hinteren Druckplatte 5. Die Flügel 3 gleiten in einem Kurvenring 6. Hinter der Druckplatte 5 befindet sich ein Druckraum 7, der über Durchbrüche 8 und 10 mit den zwischen dem Rotor 2, dem Kurvenring 6 und den Flügeln 2 gebildeten druckführenden Förderräumen in Verbindung steht. Das Öl fließt den saugseitigen Förderräumen von einem nicht gezeichneten Tank über eine Zulaufbohrung 12, einen Einlaßkanal 13 und eine Ringkammer 11 zu. In einer an den Druckraum 7 anschließenden Gehäusebohrung 14 befindet sich ein durch eine Feder 15 belasteter Stromregelkolben 16. Dieser weist einen vorderen Steuerbund 17 auf, hinter welchem sich der Einlaßkanal 13 befindet.

An die Druckkammer 7 schließt außerdem eine Bohrung 18 für den Verbraucherstrom an. Nach der Erfindung steht diese Bohrung 18 über eine engere radiale Bohrung 20 mit der Gehäusebohrung 14 und über eine weitere, radiale Bohrung 21 mit einem Auslaßanschluß 22 in Verbindung. Die beiden Bohrungen 20 und 21 münden in einen durch Bunde 23 und 24 abgedichteten Steuerbereiche 25 des Stromregelkolbens 16. Innerhalb des Steuerbereichs 25 hat der Stromregelkolben 16 vorzugsweise eine konische Form. Für die Bearbeitung und die Umströmung ist es vorteilhaft, wenn die Bohrungen 20 und 21 miteinander fluchten. Es ist aber auch möglich, diese Bohrungen radial versetzt zueinander anzuordnen. Die Bohrungen können auch unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

Mit wachsendem Verschiebeweg des Stromregelkolbens 16 gegen die Kraft der Feder 15 nach rechts, erfolgt daher eine zweistufige veränderbare Drosselung des Förderstromes. Die erste Drosselung erfolgt an der Mündung der radialen Bohrung 20 in einen Ringraum 26. Wie Fig. 3 zeigt, umströmt das Öl den Stromregelkolben 16 beidseitig und fließt über die radiale Bohrung 21 und den Auslaßanschluß 22 zu einem Verbraucher, z. B. einer Hilfskraftlenkung. Der Übertritt des Öls aus dem Ringraum 26 in die Mündung der radialen Bohrung 21 bildet hierbei die zweite Drosselstelle. Ein Kanal 27 verbindet eine federseitige Kammer 28 des Stromregelkolbens 16 mit dem Auslaßanschluß 22.

Das Stromregelventil 14, 16, wirkt in bekannter Weise als Druckwaage: das von den Flügeln 3 verdrängte Drucköl strömt in den Druckraum 7 und als Nutzstrom über die Bohrung 18 und die Drosseleinrichtung 20, 26, 21 und über den Auslaßanschluß 22 zum Verbraucher. Mit steigender Drehzahl (Fahrgeschwindigkeit) nimmt infolge der Drosseleinrichtung 20, 26, 21 der Differenzdruck auf die dem Druckraum 7 zugewandte Stirnfläche des Stromregelkolbens 16 zu. Der Kolben 16 verschiebt sich gegen die Kraft der Feder 15 und gegen die Kraft des in der Kammer 28 herrschenden Auslaßdruckes nach rechts (siehe Fig. 2).

Dabei öffnet der Steuerbund 17 den Einlaßkanal 13. Ein Teilstrom gelangt somit in die Ringkammer 11, also auf die Zulaufseite der Pumpe. Bei weiter steigender Drehzahl regelt die Drosseleinrichtung 20, 26, 21 wegen des immer kleiner werdenden Ringraumes 26 den Nutzstrom noch stärker ab, so daß sich der Teilstrom noch weiter vergrößert. Auf diese Weise erhält man den gewünschten fallenden Kennlinienverlauf des Förderstromes.

Fig. 4 zeigt einen Stromregelkolben 30, dessen Steuerbereich eine zylindrische und daran anschließend eine konische Kontur 31 bzw. 32 hat. Mit dieser Kontur läßt sich ein noch steileres Absinken der Förderstrom-Kennlinie über der Drehzahl erreichen.

Die Fig. 5A bis 5C lassen am kleinsten im Steuerbereich 25 liegenden Durchmesser des Stromregelkolbens 16 verschiedene Einstichausführungen erkennen. Der Viskositätseinfluß steigt hierbei in der Reihenfolge von A nach C. Die geringste Viskositätsabhängigkeit erzielt man mit einer zylindrischen Vertiefung 33 der Ausführung Fig. 5A. Die größte Viskositätsabhängigkeit erhält man mit der Kurve 34 nach Ausführung Fig. 5C.

Bezugszeichen

1 Antriebswelle
2 Rotor
3 Flügel
4 Stirnplatte
5 Druckplatte
6 Kurvenring
7 Druckraum
8 Durchbruch
9 -
10 Durchbruch
11 Ringkammer
12 Zulaufbohrung
13 Einlaßkanal
14 Gehäusebohrung
15 Feder
16 Stromregelkolben
17 Steuerbund
18 Bohrung
19 -
20 Radiale Bohrung
21 Radiale Bohrung
22 Auslaßbohrung
23 Bund
24 Bund
25 Steuerbereich
26 Ringraum
27 Kanal
28 Kammer
30 Stromregelkolben
31 zylindrische Kontur
32 konische Kontur
33 zylindrische Vertiefung
34 Kurve

Claims

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

- eine vordere Stirnfläche eines in einer Gehäusebohrung verschiebbaren Stromregelkolbens ragt in einen Druckraum der Pumpe,
- eine hintere Stirnfläche ragt in eine Kammer, die stromabwärts einer Drosseleinrichtung mit einer zu einem Verbraucher führenden Zulaufkanal verbunden ist,
- der Stromregelkolben gibt in Abhängigkeit eines Differenzdruckes eine Verbindung vom Druckraum der Pumpe zu einer Rücklaufleitung frei,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- die Gehäusebohrung (14) zur Aufnahme des Stromregelkolbens (16) weist miteinander verbundene radiale Bohrungen (20 und 21) für die Zu- bzw. Ableitung des Verbraucherstromes auf und
- die Bohrungen (20 und 21) münden in einen durch Bunde (23 und 24) abgeschlossenen Steuerbereich (25) des Regelkolbens (16), und der Steuerbereich (25) stellt eine Verbindung zu den beiden radialen Bohrungen (20 und 21) in Form veränderlicher Drosselstellen her.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Bunden (23 und 24) liegende kleinste Durchmesser des Steuerbereichs (25) entsprechend der gewünschten Viskositätsabhängigkeit mit einer zylindrischen Vertiefung (33) oder mit einer Kurve (34) ausgeführt ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden radialen Bohrungen (20 und 21) zueinander fluchten.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Bunden (23 und 24) des Stromregelkolbens (16) liegende Steuerbereich (25) konisch oder mit einer Kurvenkontur versehen ist.