DE4136828A1 - Stroemungsteilerpumpe - Google Patents
StroemungsteilerpumpeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsteilerpumpe,
d. h. auf eine Pumpe, die einen Ölstrom teilt und die ge
teilten Ströme zwei getrennten Einheiten zuführt.
Eine herkömmliche Verstellpumpe, d. h. eine Pumpe mit ver
änderlicher Leistung, ist in der JP-Patent-OS 61-1 55 677
offenbart. Um die Strömung von dieser Art einer Pumpe aufzu
teilen, ist an der Pumpe ein Strömungsteiler angebracht.
Derartige Strömungsteiler werden üblicherweise in Industrie
fahrzeugen verwendet, um beispielsweise eine hydraulische
Strömung zwischen einem Servolenkgetriebe und einem Hydrau
lik-Ladezylinder aufzuteilen.
Die mit einem derartigen Strömungsteiler versehene Pumpe
weist eine am einen Ende des Pumpengehäuses befestigte
Stirnplatte auf, in welcher ein Förderkanal ausgebildet
ist,und die an dem Strömungsteiler angebracht ist. Der
Strömungsteiler enthält eine Verjüngung oder Drosselstelle,
die mit dem Förderkanal verbunden ist, und einen Steuer
schieber (die Strömung teilende Einrichtung), welcher
die Durchflußmenge an Öl im Zusammenwirken mit der Drossel
stelle regelt. Ein Öl-Förderkanal und ein Überschuß- oder
Mehröl-Förderkanal, die mit der Drosselstelle in Verbindung
stehen, sind in dem Strömungsteiler vorgesehen.
Der Öl-Förderkanal, der im folgenden als "Steuerkanal" be
zeichnet wird, ist beispielsweise über ein Rückschlagventil
mit einem Servolenkgetriebe in einem Gabelstaplerfahrzeug
verbunden. Der Mehröl-Förderkanal, der im folgenden als
"Mehrölkanal" bezeichnet wird, steht beispielsweise über
ein Steuerventil mit einem Hydraulikzylinder in einer Lade
vorrichtung in Verbindung.
Wenn die Durchsatzmenge an von der Pumpe gefördertem Öl
einen vorbestimmten Steuer-Durchsatz übersteigt, wird der
Unterschied zwischen den Drücken stromauf und stromab der
Drosselstelle in dem Strömungsteiler groß, wodurch der Steu
erschieber verschoben wird. Durch diese Verschiebung wird
die Öffnung des Steuerkanals verengt, so daß mehr Öl in den
Mehrölkanal zwangsweise einströmt, um eine konstante Durch
satzmenge an Öl zum Servolenkgetriebe aufrechtzuerhalten.
Wird das Servolenkgetriebe betätigt, so wird der Steuer
schieber so geregelt, daß der Steuerkanal erweitert und die
Öffnung des Mehrölkanals verengt wird. Wenn dagegen der Hy
draulik-Ladezylinder betätigt wird, so wird der Steuer
schieber zum weiteren Öffnen des Mehrölkanals und Veren
gen des Steuerkanals eingeregelt.
Da die Strömungsteilereinheit oder -vorrichtung an der Stirn
platte des Gehäuses der vorstehend beschriebenen Strömungs
teilerpumpe angebracht ist, steigt die Anzahl der notwendi
gen Bauteile an und wird die gesamte Pumpe voluminöser sowie
schwerer.
Ferner muß der Ölkanal in dieser Pumpe relativ lang sein,
um Öl durch die Stirnplatte hindurch zur Strömungsteilerein
heit zu führen. Das hat einen Verlust im Öldruck zum Ergeb
nis, wodurch die Pumpleistung verringert wird. Zusätzlich
wird das Öl, während es durch den Ölkanal fließt, erwärmt
und weniger viskos, was in einer zusätzlichen Zufuhr von
Öl zur stromabwärtigen Seite resultieren kann.
Bei einem Gabelstaplerfahrzeug von durchschnittlicher Lei
stung beträgt der maximale Öldruck im Servolenkgetriebe etwa
83 bar, während der maximale Öldruck im Hydraulik-Ladezylin
der etwa 181 bar beträgt, was sehr hoch ist. Die Temperatur
des Öls neigt vor allem auf der Seite des Hydraulikzylinders
zu einem Anstieg, und es besteht die Tendenz, daß Überschuß
öl eher dem Hydraulikzylinder als dem Servolenkgetriebe zu
geführt wird.
Es ist insofern die primäre Aufgabe der Erfindung, eine
eine Strömung teilende Pumpe zu schaffen, die eine gerin
gere Anzahl an Teilen aufweist, kompakt sowie leicht ist
und den Druckverlust herabsetzen kann, um die Pumpleistung
zu steigern.
Zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt eine Strömungsteilerpumpe
gemäß der Erfindung ein Gehäuse mit einer an dessen einem
Ende befestigten Stirnplatte, die einen Ansauganschluß sowie
einen Fluid-Förderanschluß besitzt. Im Gehäuse ist ein Pump
mechanismus angeordnet, um durch den Ansauganschluß ein
Fluid zu empfangen und das empfangene Fluid durch den Förder
anschluß hindurch auszustoßen. Eine Mehrzahl von Öl-Förder
kanälen sind in der Stirnplatte zwischen dem Pumpmechanismus
und dem Förderanschluß ausgebildet. Des weiteren ist in
der Stirnplatte ein Steuerschieber untergebracht, um die
Fluid-Durchsatzmenge in den Förderkanälen zu regeln.
In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung
ist die Pumpe als eine Verstellpumpe der Taumelscheibenbau
art ausgebildet. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungs
form umfaßt der Steuerschieber einen Kolben, der quer über
den ersten und zweiten Öl-Förderkanal hin- und herbewegbar
ist. Dieser Steuerschieber besitzt des weiteren eine erste
sowie eine zweite Druckaufnahmefläche, die jeweils zu dem
ersten und zweiten Öl-Förderkanal eine Verbindung haben,
um den Kolben zur Regelung des wirksamen Öffnungsquerschnitts
im ersten und zweiten Öl-Förderkanal hin- und herzubewegen.
Die Aufgabe und weitere Ziele der Erfindung wie auch deren
Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden, auf die
Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung der derzeit bevorzug
ten Ausführungsform einer Strömungsteilerpumpe deutlich.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung mit einer Stirnplatte
und der diesen zugeordneten Bauteilen einer Strömungs
teilerpumpe der Kolbenbauart;
Fig. 2 einen Axialschnitt der gesamten Strömungsteilerpumpe;
Fig. 3 ein Schema eines Hydraulikkreises der Strömungstei
lerpumpe;
Fig. 4 eine Frontansicht einer Ventilplatte in der Strö
mungsteilerpumpe.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
wird anhand einer Strömungsteilerpumpe der Kolbenbauart,
die zur Verwendung in einem Gabelstaplerfahrzeug vorgese
hen ist, beschrieben. Zur Vereinfachung der Erläuterung
sollen die Begriffe "links" und "rechts", soweit sie verwen
det werden, die linke bzw. rechte Seite der Fig. 2 ver
deutlichen.
Gemäß Fig. 2 umfaßt die Pumpe 1 ein Gehäuse 2, dessen offe
ne rechte Seite durch eine Stirnplatte 3 verschlossen ist.
Mit Hilfe von Lagern 5 bzw. 6 im Zentrum der Stirnwand des
Gehäuses 2 und der Stirnplatte 3 wird eine Drehwelle 4 abge
stützt, auf welcher durch ein Keilnutenprofil 4a ein Zylin
der 7 befestigt ist, der zusammen mit der Welle 4 dreht.
Im Zylinder 7 sind mehrere Bohrungen 7a konzentrisch um
die Drehwelle 4 herum mit gleichen Winkelabständen ausgebil
det. In jeder dieser Bohrungen 7a ist ein Kolben 8 aufgenom
men. Im Gehäuse 2 ist eine Taumelscheibe 10 verschwenkbar
gelagert, und an der rechten Seite der Taumelscheibe 10 be
findet sich ein Gleitschuh 9, über welchen das linke Ende
eines jeden Kolbens 8 mit der Taumelscheibe 10 verbunden
ist.
An der Stirnplatte 3 sind in Verbindung mit der oberen und
unteren Kante der Taumelscheibe 10 Hub-Einstellmechanismen
11 und 12 vorgesehen, die den Neigungswinkel der Taumelschei
be justieren und damit die Lage dieser Scheibe 10 regulieren.
In Abhängigkeit von der Lage der Taumelscheibe 10 wird der
Hub eines jeden Kolbens 8 eingestellt, um die von der Pumpe
geförderte Ölmenge zu bestimmen. Zwischen der Stirnplatte
3 und dem Zylinder 7 ist eine Ventilplatte 13 befestigt,
an welcher der Zylinder 7 bei seinem Drehen anliegt. Die
Ventilplatte 13 ist mit einer Ansaugöffnung 13a und vier
voneinander getrennten Ausstoß- oder Förderöffnungen
13b-13e versehen, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Öffnun
gen 13a-13e haben zur Drehwelle 4 einen gleichen Abstand,
wobei der Abstand zwischen den Öffnungen 13b-13e gleich
ist und die Länge der Öffnung 13a der Summe der einzelnen
Längen der Öffnungen 13b-13e annähernd gleich ist.
In der Stirnplatte 3 ist in Übereinstimmung mit der Ansaug
öffnung 13a der Ventilplatte 13 ein Ansaugkanal 3a ausgebil
det. Ein Ansauganschluß 14 ist fest in die Stirnplatte 3
eingeschraubt und steht einerseits mit dem Ansaugkanal
3a sowie andererseits mit einem Ölbehälter T in Verbindung.
In die Stirnplatte 3 ist ein Strömungsteiler 15 eingeglie
dert, um von den Förderöffnungen 13b-13e der Ventilplat
te 13 abgegebenes Öl zu verteilen.
Wenn die Drehwelle 4 und der Zylinder 7 zusammen drehen,
verändert sich der Weg, welchen die Kolben 8 während eines
jeden hin- und hergehenden Hubes durchlaufen, in Übereinstim
mung mit dem Neigungswinkel der Taumelscheibe 10. Bei der
Bewegung der Kolben 8 vom oberen Totpunkt (OT) zum unteren
Totpunkt (UT) wird Öl in die Bohrungen 7a gesaugt. Bei der
Bewegung der Kolben vom UT zum OT wird das Öl in den Bohrun
gen 7a durch die Förderöffnungen 13b-13e ausgestoßen,
um dem Strömungsteiler 15 zugeführt zu werden.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 wird der Strömungsteiler
15 im folgenden erläutert. In der Stirnplatte 3 ist ein
Öl-Förderkanal (Steuerkanal) 16, der mit der Förderöffnung
13b in Verbindung steht, ausgebildet. Der Steuerkanal 16
weist eine Verengung oder Drosselstelle 16a auf. Ferner ist
in der Stirnplatte 3 ein Mehröl-Förderkanal (Mehrölkanal)
17 ausgebildet, der mit den Förderöffnungen 13c-13e in
Verbindung steht. Mit dem Steuerkanal 16 bzw. dem Mehrölka
nal 17 sind ein erster bzw. ein zweiter Förderanschluß 18
bzw. 19 verbunden.
Quer über den Steuerkanal 16 und den Mehrölkanal 17 verläuft
in der Stirnplatte 3 eine Schieber-Aufnahmebohrung 21. Fer
ner ist in der Stirnplatte 3 eine Druckkammer 25 ausgebil
det, die mit den Förderöffnungen 13b-13e in Verbindung
steht. In der Schieber-Aufnahmebohrung 21 ist verschiebbar
ein Steuerschieber 22 angeordnet, der von einem Durchgangs
loch 22a durchsetzt wird, um die Öffnung des Mehrölkanals
17 zu verengen. Der Steuerschieber 22 hat eine rechte und
eine linke Druckaufnahmefläche 22d bzw. 22b. An der rechten
Druckaufnahmefläche 22d steht der Öldruck in der Druckkammer
25 an, während die linke Druckaufnahmefläche 22b dem Öldruck
im Steuerkanal 16 ausgesetzt ist. In die Stirnplatte 3 ist
ein Federgegenlager 23 eingeschraubt, wobei zwischen die
sem Gegenlager und der linken Druckaufnahmefläche 22b des
Steuerschiebers 22 eine Feder 24 angeordnet ist, die den
Steuerschieber 22 nach rechts in Fig. 1 belastet. Bei einer
Bewegung des Steuerschiebers nach rechts wird der Steuerka
nal 16 weiter geöffnet, während der Mehrölkanal 17 durch
das Durchgangsloch 22a verengt wird. Bewegt sich der Steuer
schieber 22 nach links, so wird der Öffnungsquerschnitt des
Steuerkanals 16 verkleinert und der Mehrölkanal 17 weiter
geöffnet.
Der erste Förderanschluß 18 ist über ein Rückschlagventil
26 mit einem Servolenkgetriebe 27 in Verbindung. Der zweite
Förderanschluß 19 ist mit einem Steuerventil 28 verbunden,
das wiederum mit einem Hydraulik-Ladezylinder 29 verbunden
ist. Das dem Servolenkgetriebe 27 und dem Steuerventil 28
zugeführte Öl fließt zum Ölbehälter T zurück.
Die Fig. 3 zeigt einen äquivalenten Hydraulikkreis der Strö
mungsteilerpumpe mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau.
Im folgenden wird auf die Arbeits- und Wirkungsweise der
Strömungsteilerpumpe eingegangen. Wenn die Drehwelle 4 zum
Hin- und Herbewegen der Kolben 8 in der Pumpe 1 gedreht wird,
so wird vom Ölbehälter T durch den Ansauganschluß 14 und
die Ansaugöffnung 13a Öl in die Bohrungen 7a gesaugt und
dann von den Förderöffnungen 13b-13e ausgestoßen. Das
aus der Förderöffnung 13b ausgestoßene Öl wird durch den
Steuerkanal 16, den ersten Förderanschluß 18 und das Rück
schlagventil 26 hindurch dem Servolenkgetriebe 27 zuge
führt. Das Öl von den Förderöffnungen 13c-13e wird durch
den Mehrölkanal 17 und den zweiten Förderanschluß 19 hin
durch zum Steuerventil 28 geführt.
Wenn die Strömungsteilerpumpe läuft, so empfängt der Steu
erschieber 22 eine resultierende Kraft des Öldrucks P16 im
Steuerkanal 16, welcher auf die linke Druckaufnahmefläche
22b wirkt, und der Federkraft F24 der Feder 24. Diese resul
tierende Kraft drückt den Steuerschieber 22 bei Betrachtung
von Fig. 1 nach rechts. Der Druck P25 von der Druckkammer
25 wirkt auf die rechte Druckaufnahmefläche 22d des Steuer
schiebers 22, um diesen bei Betrachtung von Fig. 1 nach
links zu drücken. Der Steuerschieber 22 wird insofern in
der Position, in welcher die Kräfte von rechts und von
links her einander ausgeglichen sind, stationär gehalten.
Wenn unter den obigen Bedingungen der Hub-Einstellmechanis
mus 11 betrieben wird, um die OT der Kolben 8 zu einer Er
höhung der Förderleistung der Pumpe zu verändern, dann wird
der auf den Steuerschieber 22 des Steuerkanals 16 wirkende
Druck P16 folglich ansteigen. Weil der Anstieg im Druck P16
durch die Drosselstelle 16a geregelt wird, wird jedoch der
Druck P16 nicht so stark wie der Druck P25 im Mehrölkanal
17 ansteigen. Deshalb wird der Steuerschieber 22 bei Be
trachtung von Fig. 1 nach links bewegt. Als Ergebnis dessen
steigt die Durchsatzmenge an Öl im Mehrölkanal 17 an, wäh
rend die Durchsatzmenge im Steuerkanal 16 mehr oder weniger
konstant ist.
Wird das Servolenkgetriebe 27 betätigt, so steigt die erfor
derliche Ölmenge an. Demzufolge vergrößert sich die Durchsatz
menge an Öl im Steuerkanal 16, so daß der auf die Druckauf
nahmefläche 22b des Steuerschiebers 22 wirkende Druck P16
größer wird,weshalb der Steuerschieber 22 bei Betrachtung
von Fig. 1 nach rechts verschoben wird. Damit wird die
Durchsatzmenge an Öl für das Servolenkgetriebe 27 größer,
während die dem Mehrölkanal 17 zugeführte Ölmenge ab
nimmt.
Wird der Ladezylinder 29 betrieben, so steigt die für die
sen Zylinder 29 benötigte Ölmenge an. Als Folge vergrößert
sich die Durchsatzmenge an Öl im Mehrölkanal 17, und dement
sprechend steigt der Druck an der Druckaufnahmefläche 22d
des Steuerschiebers 22 ebenfalls an, so daß dieser Schieber
22 bei Betrachtung von Fig. 1 nach links bewegt wird. Als
Ergebnis dessen wird die Durchsatzmenge an Öl im Mehrölkanal
17 noch größer, um in geeigneter Weise Öl dem Hydraulik-
Ladezylinder 29 zuzuführen. Die Ölmenge im Steuerkanal 16
wird dadurch kleiner.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind nicht
nur der Steuerkanal 16 und der Mehrölkanal 17, sondern auch
der die Öl-Durchsatzmenge in den Förderkanälen 16 und 17
regelnde Steuerschieber 22 in der Stirnplatte 3 ausgebildet
oder untergebracht. Die erfindungsgemäße Pumpe kann insofern
kompakter und mit geringerem Gewicht bei weniger Bauteilen
im Vergleich mit einer herkömmlichen Pumpe, die mit einer
an der einen Seite der Stirnplatte befestigten Strömungstei
lereinheit versehen ist, gefertigt werden.
Nachdem das Öl durch die Förderöffnungen 13b-13e der Ven
tilplatte 13 getreten ist, kann die erfindungsgemäße Pumpe
ferner das Öl unmittelbar innerhalb der Stirnplatte 3 ver
teilen. Im Vergleich mit einer herkömmlichen Konstruktion,
wobei ein gemeinsamer Förderkanal in der Stirnplatte ausge
bildet ist, wird es dadurch möglich, den Druckverlust des
Öls herabzusetzen wie auch den Temperaturanstieg des Öls
unter Steigerung oder Verbesserung der Pumpleistung zu
verhindern.
Durch die Erfindung wird eine kompakte Strömungsteilerpumpe
von geringem Gewicht offenbart. Diese Pumpe umfaßt ein Ge
häuse mit einer an dessen einem Ende befestigten Stirnplat
te, die einen Fluid-Ansauganschluß und ein Paar von Fluid-
Förderanschlüssen besitzt. Im Gehäuse befindet sich ein
Pumpmechanismus, um ein Fluid vom Ansauganschluß her zu
empfangen und das empfangene Fluid durch die Förderanschlüs
se auszustoßen. Zwischen dem Pumpmechanismus und den Förder
anschlüssen sind Förderöffnungen in einer Mehrzahl ausge
bildet. Ferner ist in der Stirnplatte ein Steuerschieber
untergebracht, um die Fluid-Durchsatzmenge in den Förder
anschlüssen zu regeln.
Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf die beschriebene
Ausführungsform einer Pumpe der Kolbenbauart beschränkt,
sondern kann auch bei einer Strömungsteilerpumpe einer
Flügel- oder Zahnradbauart Anwendung finden.
Claims (8)
1. Strömungsteilerpumpe mit einem eine Öffnung aufweisen
den Gehäuse (2), mit einer an der Öffnung des Gehäuses
befestigten Stirnplatte (3), in der ein Fluid-Ansaugan
schluß (14) und Fluid-Förderanschlüsse (18, 19) ausgebil
det sind, und mit einem innerhalb des Gehäuses angeord
neten Pumpmechanismus, der ein Fluid von dem Ansaugan
schluß zu den Förderanschlüssen pumpt,
gekennzeichnet durch
- - eine Mehrzahl von in der Stirnplatte (3) zwi schen dem Pumpmechanismus sowie den Förderanschlüssen (18, 19) ausgebildeten Förderkanälen (16, 17) und
- - einen in der Stirnplatte (3) aufgenommenen Steuer schieber (22), der eine Fluid-Durchsatzmenge in den För derkanälen (16, 17) regelt.
2. Strömungsteilerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Pumpmechanismus umfaßt:
- - einen durch das Gehäuse (2) und die Stirnplatte (3) drehbar gelagerten Zylinder (7),
- - eine Mehrzahl von in dem Zylinder (7) ausgebildeten Bohrungen (7a),
- - in den Bohrungen für eine Hin- und Herbewegung ver schiebbar angeordnete Kolben (8) und
- - eine ein erstes Ende eines jeden Kolbens lagernde Taumelscheibe (10), die verschwenkbar gehalten ist, um durch ihr Schwenken eine Änderung in der Leistung der Pumpe zu ermöglichen,
- - wobei bei einem Drehen des Zylinders (7) die Kolben (8) entsprechend der Lage der Taumelscheibe (10) hin und herbewegt werden, um ein Fluid von dem Ansaugan schluß (14) zu den Förderanschlüssen (18, 19) zu pumpen.
3. Strömungsteilerpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch eine zwischen dem Zylinder (7) und
der Stirnplatte (3) angeordnete Ventilplatte (13), die
eine verlängerte Ansaugöffnung (13a), welche mit einer
Mehrzahl von Bohrungen (7a) gleichzeitig in Verbindung
steht, und eine Mehrzahl von Förderöffnungen (13b-13e)
aufweist.
4. Strömungsteilerpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Förderkanäle (16, 17) in Verbindung
mit den Förderöffnungen (13b-13e) der Ventilplatte
(13) vorgesehen sind und einen ersten Förderkanal (16),
der mit einer der Förderöffnungen (13b) in Verbindung
steht, sowie einen zweiten Förderkanal (17), der mit
den restlichen Förderöffnungen (13c-13e) in Verbindung
steht, umfassen.
5. Strömungsteilerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (22) quer
über den ersten und zweiten Förderkanal (16, 17) hin
und herbewegbar ist, Drücke aus dem ersten sowie zwei
ten Förderkanal (16, 17) empfängt und die Öffnungsquer
schnitte des ersten sowie zweiten Förderkanals im Zu
sammenhang mit seiner Hin- und Herbewegung regelt.
6. Strömungsteilerpumpe nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (22) durch eine
Feder (24) in einer Richtung zum Einschränken der Öff
nung des zweiten Förderkanals (17) und zum Vergrößern
der Öffnung des ersten Förderkanals (16) belastet ist.
7. Strömungsteilerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch eine in Verbindung mit dem Förder
kanal (17) ausgebildete Druckkammer (25), durch die der
Steuerschieber einen Fluiddruck in zur Belastungsrich
tung der Feder (24) entgegengesetzter Richtung empfängt.
8. Strömungsteilerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Förderkanal (16)
mit einem Servolenkgetriebe (27) eines Gabelstapler
fahrzeugs und der zweite Förderkanal (17) mit einem
Ladezylinder (29) dieses Fahrzeugs verbunden sind.
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