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Die
Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe mit
einem an einen Behälter
angeschlossenen Einlaß und
einem zu einem Verbraucher führenden
Auslaß. Ein
Druckbegrenzungsventil stellt bei Erreichen des zulässigen Höchstdruckes
einen Kurzschluß von
der Druckseite der Pumpe zur Saugseite her. Weiterhin ist auf der
Einlaßseite
ein Regelkolben vorgesehen, der die Zufuhr des Drucköls zu den
Förderelementen steuert.
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Eine
Verdrängerpumpe
nach dem Oberbegriff wird beispielsweise in der
DE 21 03 645 A1 beschrieben,
die ein Druckbegrenzungsventil (DBV) auf der Druckseite der Pumpe
besitzt, welches beim Ansprechen ein Hydraulikfluid über einen
Abspritzkanal zur Saugseite mit einem federbelasteten Regelventil ableitet,
wobei das federbelasteten Regelventil in die Schließstellung
verschoben wird. Weiterhin ist eine Verdrängerpumpe aus der
DE 40 29 510 A1 bekannt. Diese
als Axialkolbenpumpe ausgeführte
Verdrängerpumpe
weist eine mit dem Einlaß verbundene Saugkammer
auf, in die ein Kolben hineinragt, dessen eine Stirnseite dem Verbraucherdruck
in einer Druckkammer ausgesetzt ist. Die andere Stirnseite dieses
Kolbens stößt an einen
im Saugraum verschiebbaren Regelkolben, der an die Zylinderräume der
Förderkolben
angeschlossene Saugbohrungen steuert. Steigt der Verbraucherdruck
in der Druckkammer an, dann verschiebt der Kolben den Regelkolben
gegen die Kraft einer Feder, wobei der Regelkolben die Saugbohrungen öffnet. Hier
handelt es sich also um eine Pumpe mit sogenannter Saugregelung,
deren Leistungsaufnahme vom Verbraucher abhängig ist. Der in den Druckraum
hineinragende und den Regelkolben verschiebende Kolben hat eine Bohrung,
die bei zulässigen
Arbeitsdrücken
durch ein DBV verschlossen ist. Der den Regelkolben verstellende
und auf den Verbraucherdruck reagierende Kolben ist also gleichzeitig
Träger
des DBV und hat somit zwei voneinander unabhängige Funktionen. Geht man
davon aus, daß der
zulässige
Höchstdruck überschritten
wird, so öffnet
das DBV und eine überschüssige Ölmenge kann
ungehindert aus dem Druckraum in den Saugraum einströmen. Dabei
hat der Kolben auch den Regelkolben in seine die Saugbohrungen der
Förderkolben öffnende
Stellung verschoben. Nach Ansprechen des DBV wälzt die Axialkolbenpumpe das
gesamte Drucköl
mit dem Höchstdruck
um, das sich dabei stark erwärmt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, beim Ansprechen des
DBV das Antriebsmoment und die Ölerwärmung zu
verringern.
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Nach
der Erfindung löst
man diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen
und Ausführungen
enthalten die Ansprüche
2 bis 4.
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Nach
dem Hauptmerkmal mündet
die Auslaßseite
des DBV in einen auf den Regelkolben gerichteten Abspritzkanal,
so daß sich
dieser durch den Abregelstrom in Schließrichtung des Saugkanals bewegt.
Auf diese Weise wirkt auf den Regelkolben ein Schließimpuls,
der den Durchtrittsquerschnitt des Saugkanals drosselt. Da die Förderkolben
jetzt weniger Drucköl
ansaugen, benötigt
die Pumpe ein kleineres Antriebsmoment und die Ölerwärmung bleibt geringer. Da der
Regelkolben im Saugkanal schwimmt, drückt beim Ansteigen des Arbeitsdruckes über den
am DBV eingestellten Grenzwert der abspritzende Ölstrahl den Regelkolben wieder
in Schließstellung,
ohne den Saugkanal völlig
zu verschließen,
wodurch eine minimale Ölmenge
durchgesetzt wird, die der Kühlung
und der Schmierung der Pumpe dient. Weiterhin ist das DBV gleichachsig zur
Antriebswelle der Pumpe angeordnet, wobei der Abspritzkanal winklig,
vorzugsweise rechtwinklig, zum DBV liegt. Diese Anordnung ermöglicht einen kurzen
Weg des abgespritzten Öls,
so daß die
Strömungsenergie
ohne große
Verluste auf den Regelkolben einwirkt.
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Nach
Anspruch 2 läßt sich
die Erfindung vorteilhaft in Pumpen anwenden, die mit einem elektrischen
Leistungsregelventil arbeiten. Der Regelkolben des Leistungsregelventils
steuert den Saugstrom in Abhängigkeit
der Anforderung des Verbrauchers. Sollte ein Stromausfall das Leistungsregelventil
außer
Betrieb setzen, so öffnet
der Regelkolben aus Sicherheitsgründen den vollen Saugquerschnitt
durch eine Federkraft, damit jederzeit ein ausreichender Förderstrom
bereitsteht. Bei einem Ansprechen des DBV's drückt
der Abregelstrom auf den Regelkolben des Leistungsregelventils und
drosselt den Saugquerschnitt.
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In
einer weiteren Ausführung
nach den Ansprüchen
3 und 4 ist der Abspritzkanal quer zum Saugkanal angeordnet. Der
Regelkolben ist hier im Abspritzkanal geführt und mit einer Drosselbohrung versehen.
In den Regelkolben ragt eine Führungshülse mit
Abströmbohrungen.
Beim Ansprechen des DBV verschiebt sich der Regelkolben durch den Staudruck
gegen eine Feder in den Saugkanal, wobei die Abströmbohrungen
einen weiteren Strömungsweg
zu einer Entlastungsbohrung herstellen.
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Diese
Ausführung
eignet sich besonders für Hydraulikkreise
mit einem Speicher. Das DBV wirkt hier gleichzeitig als Speicherladeventil.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine Radialkolbenpumpe mit einem Leistungsregler;
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2 einen
Ausschnitt der Pumpe nach 1 mit einem
im Saugkanal schwimmenden Regelkolben und
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3 eine
Ausführung,
die sich für
einen Hydraulikkreis mit einem Speicher eignet.
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Die
Radialkolbenpumpe nach 1 besteht aus einem Pumpengehäuse 1 und
einem angeflanschten Tilgertopf 2. Der Tilgertopf 2 dient
als Ölsammelraum
und hat die Aufgabe, die beispielsweise in einem Lenkölkreis störenden Schwingungen
zu dämpfen.
Eine im Gehäuse 1 und
im Tilgertopf 2 gelagerte Antriebswelle 3 trägt einen
Exzenter 4. Der Exzenter 4 trägt eine Gleitbuchse 4A und
auf dieser einen Gleitring 4B. In zwei radialen Ebenen
zum Exzenter 4 liegen jeweils ein oder mehrere Förderkolben 5.
Der Exzenter 4 rotiert in einem Saugraum 6, welcher über einen
Regelkolben 7 eines Leistungsregelventils 8 mit
einer Einlaßöffnung 10 verbunden
ist. Die Einlaßöffnung 10 schließt an einen
Tank 11 an.
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Eine
durch einen Bolzen 12 geführte Feder 13 drückt den
Förderkolben 5 gegen
eine Umfangsfläche
des Exzenters 4. Der Förderkolben 5 gleitet
in einer Zylinderbohrung 14, die durch einen Stopfen 15 verschlossen
ist. Im Förderkolben 5 vorhandene Saugbohrungen 16 tauchen
beim Saughub in den Saugraum 6 ein und lassen das Öl in einen
Innenraum 17 einströmen.
Während
des Druckhubes wird das Öl über Druckkanäle 18 und
zugehörige
Auslaßventile 20 in
den Tilgertopf 2 gedrückt.
von dort gelangt das Öl über einen
Auslaß 21 zu
einem nicht dargestellten Verbraucher.
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In
den Tilgertopf 2 ragt ein Druckbegrenzungsventil (DBV) 24,
welches den Arbeitsdruck auf einen höchstzulässigen Wert begrenzt. Übersteigt der
Arbeitsdruck den vorgegebenen Wert, dann öffnet das DBV 24,
so daß eine
bestimmte Ölmenge aus
dem Tilgertopf 2 zur Ansaugseite zurückströmen kann. Nach der Erfindung
ist ein Abspritzkanal 25 des DBV 24 so angeordnet,
daß seine Öffnung auf
den in einem Saugkanal 26 beweglichen Regelkolben 7 gerichtet
ist. Dieser Regelkolben verändert
einen Durchtrittsquerschnitt 27 des Saugkanals 26 in
Abhängigkeit
von elektrischen Steuersignalen, die ein Elektromagnet des Leistungsregelventils 8 in
Axialbewegungen umsetzt. Bei einem Stromausfall öffnet der Regelkolben 7 durch
Federkraft den vollen Durchtrittsquerschnitt 27. Spricht
in einem solchen Falle das DBV an, so wirkt das abgespritzte Öl als Schließimpuls
auf den Regelkolben 7, das der Öffnungskraft entgegenwirkt.
Das DBV 24 und das Leistungsregelventil 8 müssen dabei
so aufeinander abgestimmt sein, daß der Durchtrittsquerschnitt 27 gedrosselt
und damit der Förderstrom
verringert wird. Durch die Erfindung ergibt sich eine geringere Ölerwärmung und
eine Leistungseinsparung.
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Die 2 unterscheidet
sich von der leistungsgeregelten Radialkolbenpumpe dadurch, daß im Saugkanal 26 ein
schwimmender Regelkolben 7 eingesetzt ist. Arbeitet die
Pumpe im zulässigen Druckbereich,
dann strömt
das Öl über den
durch den Saugdruck geöffneten
Regelkolben 7 von der Einlaßöffnung 10 in den Saugraum 6.
Beim Ansteigen des Arbeitsdruckes über den am DBV 24 eingestellten
Grenzwert drückt
der abspritzende Ölstrahl den
Regelkolben 7 wieder in Schließrichtung, ohne den Saugkanal 26 völlig zu
verschließen.
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Die
Ausführung
nach 3 eignet sich besonders für Hydraulikkreise mit einem
Speicher und einem in der Neutralstellung geschlossenen Steuerventil.
Ein mit einem nicht dargestellten Tank verbundener Saugkanal 30 steht über einen
rechtwinklig zum Saugkanal 30 geführten Kanal 31 mit
nicht sichtbaren Förderräumen einer
Pumpe 32 in Verbindung. Quer zum Saugkanal 30 ist
ein Abspritzkanal 33 vorgesehen, in dem ein Regelkolben 34 angeordnet
ist. Den Abspritzkanal 33 verschließt ein Schraubstück 35,
in welches ein DBV 36 eingesetzt ist. Eine Druckseite 37 des
DBV 36 steht mit einem zum Verbraucher 23 führenden
Druckanschluß oder
Tilgertopf (nicht dargestellt) sowie einem Speicher 22 in
Verbindung. An das Schraubstück 35 schließt eine
in den Regelkolben 34 hineinragende Führungshülse 38 an. Der Regelkolben 34 hat
eine Drosselbohrung 40, deren Querschnitt kleiner ist als
der Gesamtquerschnitt mehrerer Abströmbohrungen 41 in der
Führungshülse 38.
Der Regelkolben 34 kann sich gegen die Kraft einer Feder 42 verschieben. Über einen
Entlastungskanal 43 läßt sich
eine Verbindung vom Abspritzkanal 33 zum Saugkanal 30 herstellen.
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Steigt
der Arbeitsdruck im Hydraulikkreis über den Grenzwert des vom DBV
gehaltenen Druckes an, weil z. B. der Speicher gefüllt ist,
dann strömt
das überschüssige Öl in den
Abspritzkanal 33 bzw. in den Hohlraum der Führungshülse 38.
Der auf den Regelkolben 34 wirkende Staudruck verschiebt diesen
gegen die Kraft der Feder 42, bis die Abströmbohrungen 41 offen
sind. Das abgeregelte Öl
strömt jetzt
außer über die
Drosselbohrung 40 zusätzlich über den
Entlastungskanal 43 in den Saugkanal 30 zurück. Gleichzeitig
verengt der Regelkolben 34 den Querschnitt des Saugkanals 30,
so daß eine
Förderstrombegrenzung
stattfindet. Durch geeignete Abstimmung der Drosselbohrung 40,
der Abströmbohrungen 41 und
der Kraft der Feder 42 läßt sich die Abregelung und
damit das Antriebsmoment gezielt bestimmen. Diese Anordnung hat
den Vorteil, daß man auf
ein zusätzliches
Speicherdruckventil verzichten kann. Das DBV 36 erfüllt also
eine Doppelfunktion: es schützt
den Hydraulikkreis gegen einen zu hohen Druck und es wirkt gleichzeitig
als Speicherladeventil.
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- 1
- Pumpengehäuse
- 2
- Tilgertopf
- 3
- Antriebswelle
- 4
- Exzenter
- 5
- Förderkolben
- 6
- Saugraum
- 7
- Regelkolben
- 8
- Leistungsregelventil
- 9
-
- 10
- Einlaßöffnung
- 11
- Tank
- 12
- Bolzen
- 13
- Feder
- 14
- Zylinderbohrung
- 15
- Stopfen
- 16
- Saugbohrung
- 17
- Innenraum
- 18
- Druckkanal
- 19
-
- 20
- Auslaßventil
- 21
- Auslaß
- 22
- Speicher
- 23
- Verbraucher
- 24
- Druckbegrenzungsventil
(DBV)
- 25
- Abspritzkanal
- 26
- Saugkanal
- 27
- Durchtrittsquerschnitt
- 29
-
- 30
- Saugkanal
- 31
- Querkanal
- 32
- Pumpe
- 33
- Abspritzkanal
- 34
- Regelkolben
- 35
- Schraubstück
- 36
- DBV
- 37
- Druckanschluß
- 38
- Führungshülse
- 39
-
- 40
- Drosselbohrung
- 41
- Abströmbohrungen
- 42
- Feder
- 43
- Entlastungskanal