EP0221062B1 - Regulation device for a positive displacement pump, particularly a vane-type pump - Google Patents

Regulation device for a positive displacement pump, particularly a vane-type pump Download PDF

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EP0221062B1
EP0221062B1 EP85903278A EP85903278A EP0221062B1 EP 0221062 B1 EP0221062 B1 EP 0221062B1 EP 85903278 A EP85903278 A EP 85903278A EP 85903278 A EP85903278 A EP 85903278A EP 0221062 B1 EP0221062 B1 EP 0221062B1
Authority
EP
European Patent Office
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throttle
bore
regulation device
flow regulating
regulating piston
Prior art date
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Application number
EP85903278A
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German (de)
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EP0221062A1 (en
Inventor
Günther SEIDL
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/24Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
    • F04C14/26Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels

Definitions

  • the invention relates to a control device according to the kind described in the preamble of claim 1.
  • Vane pumps in particular are very often used for supplying pressurized oil to power steering systems.
  • To regulate the flow rate for power steering it is known to narrow the pressure channel in the area of the tapping point. This measure results in a higher flow velocity and thus a reduction in the static pressure on the rear side of the flow control piston.
  • the differential pressure between the two piston surfaces increases and the flow control piston experiences a speed-dependent opening tendency, so that the inlet opening in the flow return line is released to a corresponding extent.
  • a «falling characteristic of the vane pump is thus achieved; d. H. the volume throughput is not increased further according to the performance of the vane pump from a certain cut-off point, but may even be reduced.
  • control slide is designed as a bow spring which is attached to the front of the flow control piston.
  • the free end of the bow spring correspondingly covers the throttle bore (s).
  • the object of the present invention is to create even more possible variations in comparison to this previously known solution with regard to the characteristic curves.
  • the inventive arrangement of the throttle bore or throttle bores in cooperation with the throttle plate means that numerous characteristic curve variants can be set without problems. To do this, it is only necessary to provide corresponding control slides. Another advantage is that this configuration is very simple and safe. Since there is a parallel displacement of the throttle plate to the displacement of the flow control piston and no bow spring is necessary, there is no risk of permanent failure. Furthermore, the control slide with the throttle plate can be produced easily and inexpensively.
  • the throttle device and the flow control piston are parallel to each other and that the throttle bore is arranged in a peripheral wall of the throttle device.
  • control slide no longer has to be firmly attached to the end face, but can, for. B. may be arranged in a transverse bore in the flow control piston. This means that a rigid attachment to the piston is not necessary and the control slide can be easily assembled or disassembled. In this way, changes to the characteristic are still possible without problems, or the control device can be manufactured in series and then adapted to the respective requirements by means of a corresponding control slide.
  • the throttle device can have a cylindrical shape at least in the region of the throttle bore.
  • the throttle plate will advantageously be at least approximately designed as a segment of a hollow cylindrical shape, the inner diameter of which is at least approximately matched to the outer diameter of the throttle device.
  • the throttle plate of the control slide is always free of play on the throttle device and the distance between the throttle device and the flow control piston can also be designed with large tolerances
  • the throttle plate can be pressed against the peripheral wall of the throttle device by a spring.
  • it can lie behind a pin of the control slide in a transverse bore designed as a blind bore or it is clamped between the underside of the throttle plate and the peripheral wall of the flow control piston.
  • the throttle device can also have a collar at the front end facing the pressure chamber. This collar serves to facilitate assembly and secures at the same time also that the throttle plate is held on the throttle device. In this way, additional security measures are unnecessary.
  • throttle bore is offset circumferentially from the throttle plate, further characteristic curve characteristics can be set.
  • further characteristic curve characteristics can be set.
  • the throttle bore or the throttle bores can be given any shape.
  • the throttle plate, in coordination with the throttle bore can have any shape in plan view, so that there are corresponding possible variations.
  • the throttle device has, in addition to the throttle bore, a bore with an unchangeable cross section for the passage of the pressure medium.
  • control slide can be provided with a notch, a cam or the like in the area of its web between the throttle plate and the flow control piston. In this way, there is a point of attack for installation or removal.
  • the vane pump is essentially of a known structure, which is why only the parts essential to the invention are shown and described here.
  • the pump has a rotor with wings in the usual way, the rotor being arranged between a front end plate (not shown) and a rear pressure plate 1. Behind the pressure plate 1 there is a pressure chamber 24 which is connected to pressure kidneys (not shown) via pressure bores.
  • the pressurized pressure medium passes after passing through a throttle device 2 to an outlet opening 3, from which a line to a consumer, for. B. to power steering.
  • the throttle device 2 has a throttle insert in the form of a cylinder.
  • a throttle bore 4 and a fixed bore 5 are arranged in the peripheral wall.
  • the bores 4 and 5 are used to connect the pressure chamber 2 to the outlet opening 3, the throttle insert 2 being provided with a longitudinal bore 6 for this purpose.
  • a flow control piston 7 protrudes into the pressure chamber 24 with its front face, the back of the pressure plate 1 also forming an end stop.
  • the flow control piston 7 is arranged displaceably in a bore in the housing or the cover of the vane pump.
  • the rear piston surface of the flow control piston 7 lies in a spring chamber 8 of the bore, in which a spring 9 is arranged, which exerts a closing force on the flow control piston 7 in the direction of the pressure plate 1.
  • the spring chamber 8 is connected via a transverse bore 10 to a pressure chamber 11, which is located behind the throttle device 2.
  • the flow control piston 7 is provided with a control edge 12, behind which there is an inlet opening 13 with an adjoining flow return line 14.
  • the throttle device 2 and the flow control piston 7 are parallel to each other.
  • the center line of the throttle bore 4 is perpendicular to the longitudinal axis of the flow control piston 7.
  • a control slide 15 consists of a throttle plate 16 and a web 17.
  • the web 17 is mounted in a transverse bore 18 of the flow control piston 7.
  • the transverse bore 18 is designed as a blind bore and a spring 19 is stretched between the bottom of the blind bore 18 and the rear end of the web 17. In this way, the throttle plate is always pressed against the peripheral wall of the throttle device 2.
  • the throttle plate 16 forms a segment of a hollow cylindrical shape, the inner diameter of which is at least approximately matched to the outer diameter of the throttle device. In this way, a good seal or throttling is provided. Furthermore, the control slide 15 also forms an anti-rotation device for the flow control piston 7.
  • the control slide can be simple and inexpensive, for. B. from pressure or injection molding. Also different materials, such as. B. plastic, possible.
  • a plurality of throttle bores can optionally also be arranged one behind the other in the longitudinal direction or in the circumferential direction in the throttle device 2.
  • Several throttle bores arranged one behind the other or next to one another can also be combined to form an elongated hole.
  • Throttle bores can also be offset on the circumference of the throttle plate 16. In this way, partial coverage may be possible and thus also a certain independence from the piston travel.
  • a pressure kidney 20, via which the pressure chamber 24 is supplied with pressure oil is indicated by dashed lines.
  • the cylindrical throttle device 2 has a collar 21 at the front end projecting into the pressure chamber 24, which collar forms a stop for the pressure plate 16. Furthermore, the web 17 of the control slide 15 can be provided in its free area with a notch 22 (shown in dashed lines in FIG. 1). In this way, a point of attack for easier assembly and disassembly is formed.
  • FIGS. 4-8 are only to be regarded as part of a multitude of possibilities. Depending on the application and the desired curve, there are numerous possible variations.
  • the bore 5 serves to improve the cold start behavior. In this case it works alone in the open position and the risk of cavitation is reduced due to the low flow rate.
  • a continuous transverse bore can optionally also be used. In this way there is symmetry and no assembly errors can occur.
  • the spring 19 is then arranged between the underside of the throttle plate 16 and the peripheral wall of the flow control piston 7 above the web 17.
  • the longitudinal bore 6 in the throttle device can be dimensioned such that it determines the cut-off point. All that is required for this is that the flow cross sections of the throttle bore 4 and the bore 5 together are larger than the flow cross section of the longitudinal bore 6.
  • this hole can also be used to influence the characteristic curve itself. Depending on their size, they can influence the "falling" tendency of the characteristic curves.
  • control slide 15 has a base part 25 with a thread in the lower region debolzen 26.
  • the web 17 is also inserted into a transverse bore of the base part 25, or it is integrally formed with this.
  • the front end face of the flow control piston 7 has a threaded hole into which the threaded bolt 26 of the control slide 15 can be screwed.

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Abstract

A regulation device for a positive displacement pump, particularly a semi-rotary cell pump is provided with a flow regulation piston (7) of which the front piston surface is in connection with a pressure room (24) before a choke device (2) presenting at least one choke hole (4) having an openig cross-section which may be modified by means of a control slide (15) secured to the flow regulation piston (7) and of which the rear piston surface is in connection with a fresher chamber (11) after the choke device (2); it is also provided with a transport flow return conduit (14) of which the inlet opening (13) is freed as a function of the position of the flow regulation piston (7). The inlet opening of the choke hole (4) is at least approximately perpendicular to the longitudinal axis of the flow regulation pistons (7). The control slide (15) comprises a choke plate (16) which is moveable in parallel to the longitudinal axis of the flow regulation pistons (7) and the inlet opening of the choke hole (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung nach der im Oberbegriff des Anspruches 1 näher beschriebenen Art.The invention relates to a control device according to the kind described in the preamble of claim 1.

Insbesondere Flügelzellenpumpen werden sehr häufig zur Druckölversorgung von Hilfskraftlenkungen verwendet. Zur Regelung des Förderstromes für die Hilfskraftlenkung ist es bekannt den Druckkanal im Bereich der Entnahmestelle zu verengen. Durch diese Maßnahme tritt eine höhere Strömungsgeschwindigkeit und damit auch eine Verringerung des statischen Druckes auf der hinteren Seite des Stromregelkolbens auf. Auf diese Weise wird der Differenzdruck zwischen den beiden Kolbenflächen größer und der Stromregelkolben erfährt eine drehzahlabhängige Öffnungstendenz, womit in entsprechendem Umfang die Einlaßöffnung in die Förderstromrücklaufleitung freigegeben wird. Auf diese Weise wird in der Pumpe mehr Hydraulikflüssigkeit umgewälzt und der Förderstrom zu dem Verbraucher nimmt ab. Damit wird eine « fallende Kennlinie der Flügelzellenpumpe erreicht ; d. h. der Volumendurchsatz wird ab einem bestimmmten-Abregelpunkt nicht weiter entsprechend der Leistung der Flügelzellenpumpe erhöht, sondern ggf. sogar reduziert.Vane pumps in particular are very often used for supplying pressurized oil to power steering systems. To regulate the flow rate for power steering, it is known to narrow the pressure channel in the area of the tapping point. This measure results in a higher flow velocity and thus a reduction in the static pressure on the rear side of the flow control piston. In this way, the differential pressure between the two piston surfaces increases and the flow control piston experiences a speed-dependent opening tendency, so that the inlet opening in the flow return line is released to a corresponding extent. In this way, more hydraulic fluid is circulated in the pump and the flow to the consumer decreases. A «falling characteristic of the vane pump is thus achieved; d. H. the volume throughput is not increased further according to the performance of the vane pump from a certain cut-off point, but may even be reduced.

Unterschiedliche Kennlinienvarianten sind aus verschiedenen Gründen erwünscht. So ergibt z. B. eine fallende Kennlinie bei einer Hilfskraftlenkung bei hohen Drehzahlen ein besseres Lenkungsverhalten. Außerdem nimmt der Durchlauf- . druck in der Lenkanlage bei einer fallenden Förderstromkennlinie bei steigenden Drehzahlen ab. Die Folge ist eine geringere Leistungsaufnahme der Pumpe, was zu Temperaturabsenkungen führt.Different characteristic curve variants are desired for various reasons. So z. B. a falling characteristic curve for power steering at high speeds better steering behavior. In addition, the throughput. pressure in the steering system in the event of a falling flow characteristic with increasing engine speeds. The result is a lower power consumption of the pump, which leads to lower temperatures.

Aus Energieeinsparungsgründen und zur Vermeidung von hohen Temperaturen möchte man insbesondere bei hohen Drehzahlen und einem niederen Druck im System, d. h. z. B. bei gerader Autobahnfahrt, nur einen geringen Volumendurchsatz. Andererseits soll bei einer Lenkbewegung, d. h. bei hohem Betriebsdruck, ein hoher Förderstrom zur Verfügung stehen.For reasons of energy saving and to avoid high temperatures, one would particularly like at high speeds and a low pressure in the system, i. H. e.g. B. in a straight freeway, only a low volume throughput. On the other hand, with a steering movement, i. H. with a high operating pressure, a high flow rate is available.

Aus der DE-OS 32 11 948 ist deshalb bereits eine Regeleinrichtung für eine Verdrängerpumpe bekannt, bei dem der Steuerschieber als Bügelfeder ausgebildet ist, die auf der Vorderseite des Stromregelkolbens befestigt ist. Während der Verschiebung des Stromregelkolbens deckt das freie Ende der Bügelfeder entsprechend die Drosselbohrung (en) ab. Auf diese Weise wird nach dem Abregelpunkt über den gesamten Drehzahlbereich eine abfallende Förderstromkennlinie erreicht, wobei sich ein vorgewählter Kennlinienverlauf entsprechend den Auslegungen einstellen läßt.From DE-OS 32 11 948 a control device for a positive displacement pump is therefore already known, in which the control slide is designed as a bow spring which is attached to the front of the flow control piston. During the displacement of the flow control piston, the free end of the bow spring correspondingly covers the throttle bore (s). In this way, a decreasing flow characteristic is achieved over the entire speed range after the cut-off point, a preselected characteristic curve being able to be set in accordance with the designs.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde im Vergleich zu dieser vorbekannten Lösung bezüglich der Kennlinienverläufe noch mehr Variationsmöglichkeiten zu schaffen.The object of the present invention is to create even more possible variations in comparison to this previously known solution with regard to the characteristic curves.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention this object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of claim 1.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Drosselbohrung oder Drosseibohrungen im Zusammenwirken mit der Drosselplatte lassen sich problemlos zahlreiche Kennlinienvarianten einstellen. Hierzu ist es lediglich erforderlich, daß entsprechende Steuerschieber vorgesehen werden. Weiterhin ist von Vorteil, daß diese Ausgestaltung sehr einfach und sicher ist. Da eine Parallelverschiebung der Drosselplatte zu der Verschiebung des Stromregelkolbens stattfindet und keine Bügelfeder notwendig ist, besteht keine Gefahr eines Dauerbruches. Weiterhin läßt sich der Steuerschieber mit der Drosselplatte einfach und preisgünstig herstellen.The inventive arrangement of the throttle bore or throttle bores in cooperation with the throttle plate means that numerous characteristic curve variants can be set without problems. To do this, it is only necessary to provide corresponding control slides. Another advantage is that this configuration is very simple and safe. Since there is a parallel displacement of the throttle plate to the displacement of the flow control piston and no bow spring is necessary, there is no risk of permanent failure. Furthermore, the control slide with the throttle plate can be produced easily and inexpensively.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß Drosseleinrichtung und Stromregelkolben parallel zueinander liegen und daß die Drosselbohrung in einer Umfangswand der Drosseleinrichtung angeordnet ist.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the throttle device and the flow control piston are parallel to each other and that the throttle bore is arranged in a peripheral wall of the throttle device.

Auf diese Weise wird eine raumsparende Anordnung erreicht. Der Steuerschieber muß nicht mehr fest an der Stirnseite befestigt sein, sondern kann z. B. in einer Querbohrung in dem Stromregelkolben angeordnet sein. Dies bedeutet, es ist keine starre Befestigung am Kolben notwendig und der Steuerschieber kann leicht montiert bzw. demontiert werden. Auf diese Weise sind Änderungen der Kennlinein problemlos auch nachträglich noch möglich bzw. iäßt sich die Regeleinrichtung in Serie herstellen und anschließend durch einen entsprechenden Steuerschieber den jeweiligen Anforderungen anpassen.In this way, a space-saving arrangement is achieved. The control slide no longer has to be firmly attached to the end face, but can, for. B. may be arranged in a transverse bore in the flow control piston. This means that a rigid attachment to the piston is not necessary and the control slide can be easily assembled or disassembled. In this way, changes to the characteristic are still possible without problems, or the control device can be manufactured in series and then adapted to the respective requirements by means of a corresponding control slide.

In einfacher Weise kann die Drosseleinrichtung wenigstens im Bereich der Drosselbohrung eine Zylinderform aufweisen. In diesem Falle wird man in vorteilhafter Weise die Drosselplatte wenigstens annähernd als Segment einer Hohlzylinderform ausbilden, deren Innendurchmesser wenigstens annähernd dem Außendurchmesser der Drosseleinrichtung angepasst ist.In a simple manner, the throttle device can have a cylindrical shape at least in the region of the throttle bore. In this case, the throttle plate will advantageously be at least approximately designed as a segment of a hollow cylindrical shape, the inner diameter of which is at least approximately matched to the outer diameter of the throttle device.

Auf diese Weise ist neben einer einfachen Herstellung auch eine gute und vor allen Dingen exakte Drosselung möglich.In this way, in addition to simple manufacture, good and, above all, precise throttling is also possible.

Damit die Drosselplatte des Steuerschiebers an der Drosseleinrichtung stets spielfrei anliegt und weiterhin auch das Abstandsmaß zwischen der Drosseleinrichtung und dem Stromregelkolben mit großen Toleranzen ausgelegt werden kann, kann die Drosselplatte durch eine Feder an die Umfangswand der Drosseleinrichtung angedrückt werden. Hierzu kann sie in einer als Sackbohrung ausgebildeten Querbohrung hinter einem Stift des Steuerschiebers liegen oder sie ist zwischen der Unterseite der Drosselplatte und der Umfangswand des Stromregelkolbens eingespannt.So that the throttle plate of the control slide is always free of play on the throttle device and the distance between the throttle device and the flow control piston can also be designed with large tolerances, the throttle plate can be pressed against the peripheral wall of the throttle device by a spring. For this purpose, it can lie behind a pin of the control slide in a transverse bore designed as a blind bore or it is clamped between the underside of the throttle plate and the peripheral wall of the flow control piston.

Weiterhin dient diese Feder zur Montageer- , leichterung. Hierzu kann auch die Drosseleinrichtung am vorderen, dem Druckraum zugewandten Ende einen Bund aufweisen. Dieser Bund dient zur Montageerleichterung und sichert gleichzeitig auch, daß die Drosselplatte an der Drosseleinrichtung gehalten wird. Auf diese Weise werden weitere Sicherungsmaßnahmen überflüssig.Furthermore, this spring is used to facilitate assembly. For this purpose, the throttle device can also have a collar at the front end facing the pressure chamber. This collar serves to facilitate assembly and secures at the same time also that the throttle plate is held on the throttle device. In this way, additional security measures are unnecessary.

Wenn die Drosselbohrung in Umfangsrichtung versetzt zu der Drosselplatte liegt, lassen sich noch weitere Kennliniencharakteristiken einstellen. Auf diese Weise kann z. B. eine Seitenkante der Drosselbohrung zu einer Steuerkante werden.If the throttle bore is offset circumferentially from the throttle plate, further characteristic curve characteristics can be set. In this way, e.g. B. a side edge of the throttle bore to a control edge.

Ebenso können der Drosselbohrung oder den Drosselbohrungen beliebige Formen gegeben werden. In gleicher Weise kann die Drosselplatte in Abstimmung mit der Drosselbohrung in der Draufsicht beliebige Formen besitzen, wodurch entsprechende Variationsmöglichkeiten gegeben sind.Likewise, the throttle bore or the throttle bores can be given any shape. In the same way, the throttle plate, in coordination with the throttle bore, can have any shape in plan view, so that there are corresponding possible variations.

Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird erreicht, wenn die Drosseleinrichtung zusätzlich zu der Drosselbohrung eine Bohrung mit unveränderlichem Querschnitt zum Durchtritt des Druckmittels aufweist.A very advantageous development of the invention is achieved if the throttle device has, in addition to the throttle bore, a bore with an unchangeable cross section for the passage of the pressure medium.

Durch eine derartige Bohrung kann z. B. das Kaltstartverhalten bei einer Fahrzeuglenkung verbessert werden.Through such a bore z. B. the cold start behavior can be improved in a vehicle steering.

Zur leichteren Montage kann der Steuerschieber im Bereich seines Steges zwischen der Drosselplatte und dem Stromregelkolben mit einer Kerbe, einem Nocken o. dgl. versehen sein. Auf diese Weise ist ein Angriffspunkt für den Ein- bzw. Ausbau gegeben.For easier assembly, the control slide can be provided with a notch, a cam or the like in the area of its web between the throttle plate and the flow control piston. In this way, there is a point of attack for installation or removal.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den übrigen Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel.Advantageous refinements and developments of the invention also result from the remaining subclaims and from the exemplary embodiment described below with reference to the drawing.

Es zeigen :

  • Fig. 1 Ausschnittsweise einen Längsschnitt durch eine Flügelzellenpumpe mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung, wobei dessen Stromregelkolben in geschlossenem Zustand ist ;
  • Fig. 2 Einen Längsschnitt, entsprechend dem nach der Fig. 1 mit dem Stromregelkolben in Offenstellung ;
  • Fig. 3 Einen Schnitt nach der Linie lll-lll in Fig. 2;
  • Fig. 4 Prinzipdarstellungen von verschiedenen Drosselplatten bis 8 in der Draufsicht ;
  • Fig. 9 Den vorderen Teil des Stromregelkolbens in verkleinertem Maßstab (entsprechend der Darstellung nach Fig. 2) mit einem Steuerschieber, der über ein Gewinde mit dem Stromregelkolben verbunden ist.
Show it :
  • 1 shows a detail of a longitudinal section through a vane pump with the control device according to the invention, the flow control piston of which is in the closed state;
  • Fig. 2 is a longitudinal section, corresponding to that of Figure 1 with the flow control piston in the open position.
  • 3 shows a section along the line III-III in FIG. 2;
  • Fig. 4 schematic diagrams of various throttle plates to 8 in plan view;
  • Fig. 9 The front part of the flow control piston on a smaller scale (corresponding to the illustration of Fig. 2) with a control slide which is connected to the flow control piston via a thread.

Die Flügelzellenpumpe ist im wesentlichen von bekanntem Aufbau, weshalb hier nur die für die Erfindung wesentlichen Teile dargestellt und beschrieben sind.The vane pump is essentially of a known structure, which is why only the parts essential to the invention are shown and described here.

Die Pumpe weist in üblicher Weise einen Läufer mit Flügeln auf, wobei der Läufer zwischen einer vorderen Stirnplatte (nicht dargestellt) und einer hinteren Druckplatte 1 angeordnet ist. Hinter der Druckplatte 1 befindet sich ein Druckraum 24, der über Druckbohrungen mit nicht dargestellten Drucknieren in Verbindung steht.The pump has a rotor with wings in the usual way, the rotor being arranged between a front end plate (not shown) and a rear pressure plate 1. Behind the pressure plate 1 there is a pressure chamber 24 which is connected to pressure kidneys (not shown) via pressure bores.

Das unter Druck gesetzte Druckmittel gelangt nach Durchgang durch eine Drosseleinrichtung 2 zu einer Austrittsöffnung 3, von der aus eine Leitung zu einem Verbraucher, z. B. zu einer Hilfskraftlenkung, abgeht.The pressurized pressure medium passes after passing through a throttle device 2 to an outlet opening 3, from which a line to a consumer, for. B. to power steering.

Die Drosseleinrichtung 2 weist einen Drosseleinsatz in Form eines Zylinders auf. In der Umfangswand ist eine Drosselbohrung 4 und eine feste Bohrung 5 angeordnet. Über die Bohrungen 4 und 5 erfolgt die Verbindung von dem Druckraum 2 aus zu der Auslaßöffnung 3, wobei hierzu der Drosseleinsatz 2 mit einer Längsbohrung 6 versehen ist.The throttle device 2 has a throttle insert in the form of a cylinder. A throttle bore 4 and a fixed bore 5 are arranged in the peripheral wall. The bores 4 and 5 are used to connect the pressure chamber 2 to the outlet opening 3, the throttle insert 2 being provided with a longitudinal bore 6 for this purpose.

In den Druckraum 24 ragt ein Stromregelkolben 7 mit seiner vorderen Stirnseite, wobei die Rückseite der Druckplatte 1 dabei gleichzeitig auch einen Endanschlag bildet. Der Stromregelkolben 7 ist in einer Bohrung in dem Gehäuse oder dem Deckel der Flügelzellenpumpe verschieblich angeordnet. Die hintere Kolbenfläche des Stromregelkolbens 7 liegt in einem Federraum 8 der Bohrung, in welcher eine Feder 9 angeordnet ist, die auf den Stromregelkolben 7 eine Schließkraft in Richtung auf die Druckplatte 1 hin ausübt. Der Federraum 8 ist über eine Querbohrung 10 mit einer Druckkammer 11 in Verbindung, die sich hinter der Drosseleinrichtung 2 befindet.A flow control piston 7 protrudes into the pressure chamber 24 with its front face, the back of the pressure plate 1 also forming an end stop. The flow control piston 7 is arranged displaceably in a bore in the housing or the cover of the vane pump. The rear piston surface of the flow control piston 7 lies in a spring chamber 8 of the bore, in which a spring 9 is arranged, which exerts a closing force on the flow control piston 7 in the direction of the pressure plate 1. The spring chamber 8 is connected via a transverse bore 10 to a pressure chamber 11, which is located behind the throttle device 2.

Der Stromregelkolben 7 ist mit einer Steuerkante 12 versehen, hinter der sich eine Einlaßöffnung 13 mit einer sich daran anschließenden Förderstromrücklaufleitung 14 befindet.The flow control piston 7 is provided with a control edge 12, behind which there is an inlet opening 13 with an adjoining flow return line 14.

Die Drosseleinrichtung 2 und der Stromregelkolben 7 liegen parallel zueinander. Die Mittellinie der Drosselbohrung 4 liegt senkrecht zur Längsachse des Stromregelkolbens 7. Ein Steuerschieber 15 besteht aus einer Drosselplatte 16 und einem Steg 17. Der Steg 17 ist in einer Querbohrung 18 des Stromregelkolbens 7 gelagert. Die Querbohrung 18 ist als Sackbohrung ausgebildet und eine Feder 19 ist zwischen dem Boden der Sackbohrung 18 und dem hinteren Ende des Steges 17 gespannt. Auf diese Weise wird die Drosselplatte stets an die Umfangswand der Drosseleinrichtung 2 angedrückt.The throttle device 2 and the flow control piston 7 are parallel to each other. The center line of the throttle bore 4 is perpendicular to the longitudinal axis of the flow control piston 7. A control slide 15 consists of a throttle plate 16 and a web 17. The web 17 is mounted in a transverse bore 18 of the flow control piston 7. The transverse bore 18 is designed as a blind bore and a spring 19 is stretched between the bottom of the blind bore 18 and the rear end of the web 17. In this way, the throttle plate is always pressed against the peripheral wall of the throttle device 2.

Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, bildet die Drosselplatte 16 ein Segment einer Hohlzylinderform, deren Innendurchmesser wenigstens annähernd dem Außendurchmesser der Drosseleinrichtung angepasst ist. Auf diese Weise ist eine gute Abdichtung bzw. Drosselung gegeben. Weiterhin bildet der Steuerschieber 15 gleichzeitig auch eine Verdrehsicherung für den Stromregelkolben 7. Der Steuerschieber kann einfach und preisgünstig z. B. aus Druckoder Spritzguß hergestellt werden. Ebenso sind verschiedene Werkstoffe, wie z. B. Kunststoff, möglich.As can be seen from FIG. 3, the throttle plate 16 forms a segment of a hollow cylindrical shape, the inner diameter of which is at least approximately matched to the outer diameter of the throttle device. In this way, a good seal or throttling is provided. Furthermore, the control slide 15 also forms an anti-rotation device for the flow control piston 7. The control slide can be simple and inexpensive, for. B. from pressure or injection molding. Also different materials, such as. B. plastic, possible.

Statt der dargestellten einen Drosselbohrung 4 können ggf. auch mehrere Drosselbohrungen in Längsrichtung hintereinander oder in Umfangsrichtung in der Drosseleinrichtung 2 angeordnet sein. Mehrere hinter- oder nebeneinander angeordnete Drosselbohrungen können auch zu einem Langloch zusammengefaßt sein. Dabei können auch Drosselbohrungen am Umfang versetzt zu der Drosselplatte 16 angeordnet sein. Auf diese Weise wird ggf. eine Teilabdeckung möglich und damit auch eine gewisse Unabhängigkeit vom Kolbenweg.Instead of the illustrated throttle bore 4, a plurality of throttle bores can optionally also be arranged one behind the other in the longitudinal direction or in the circumferential direction in the throttle device 2. Several throttle bores arranged one behind the other or next to one another can also be combined to form an elongated hole. Throttle bores can also be offset on the circumference of the throttle plate 16. In this way, partial coverage may be possible and thus also a certain independence from the piston travel.

In der Fig. 3 ist eine Druckniere 20, über die der Druckraum 24 mit Drucköl versorgt wird, gestrichelt angedeutet.3, a pressure kidney 20, via which the pressure chamber 24 is supplied with pressure oil, is indicated by dashed lines.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, weist die zylinderförmige Drosseleinrichtung 2 am vorderen, in den Druckraum 24 ragenden Ende einen Bund 21 auf, der einen Anschlag für die Druckplatte 16 bildet. Weiterhin kann der Steg 17 des Steuerschiebers 15 in seinem freien Bereich mit einer Einkerbung 22 (in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt) versehen sein. Auf diese Weise wird ein Angriffspunkt für eine leichtere Montage bzw. Demontage gebildet.As can be seen from FIGS. 1 and 2, the cylindrical throttle device 2 has a collar 21 at the front end projecting into the pressure chamber 24, which collar forms a stop for the pressure plate 16. Furthermore, the web 17 of the control slide 15 can be provided in its free area with a notch 22 (shown in dashed lines in FIG. 1). In this way, a point of attack for easier assembly and disassembly is formed.

In den Fig. 4-8 sind verschiedene Ausgestaltungen der Drosselplatte 16 in der Draufsicht dargestellt. Neben einer einfachen Rechteckform, wie in den Fig. 1-3 beschrieben, können Formgebungen gewählt werden, wobei insbesondere die Vorderkante 23 von einer geraden Linie abweicht. Auf diese Weise werden die Variationsmöglichkeiten bezüglich der Kennlinienverläufe noch variabler. Außerdem sind nachträgliche Änderungen im Betrieb durch einen entsprechenden Austausch des Steuerschiebers mit einer abgeänderten Drosselplatte 16 problemlos möglich.4-8 different configurations of the throttle plate 16 are shown in plan view. In addition to a simple rectangular shape, as described in FIGS. 1-3, shapes can be selected, the front edge 23 in particular deviating from a straight line. In this way, the possible variations with regard to the characteristic curves become even more variable. In addition, subsequent changes in operation are easily possible by a corresponding replacement of the control slide with a modified throttle plate 16.

Mit den Ausgestaltungen nach den Fig. 4-6 werden bei Beginn des Überdeckungsbereiches geringer fallende Kennlinien erreicht. Insbesondere mit einer Ausgestaltung nach der Fig. 6, bei der an der Vorderkante 23 ein halbkreisförmiger Ausschnitt vorliegt, wird eine teilweise Linearisierung der Kennlinie erreicht, denn beim Überfahren der Drosselbohrüng 4 wird diese am Anfang stärker geschlossen.With the designs according to FIGS. 4-6, at the beginning of the coverage area, less falling characteristic curves are achieved. In particular, with an embodiment according to FIG. 6, in which there is a semicircular cutout on the front edge 23, a partial linearization of the characteristic curve is achieved, because when the throttle bore 4 is passed over, it is closed more strongly at the beginning.

Mit einer Ausgestaltung nach der Fig. 7 wird ein gegenteiliger Effekt erreicht. In diesem Falle kann der Kennlinienverlauf nach dem Abregelpunkt sogar geringfügig ansteigen.An opposite effect is achieved with an embodiment according to FIG. 7. In this case, the characteristic curve can even increase slightly after the cut-off point.

Die Fig. 8 zeigt eine Vorderkante 23 mit einer schrägen Kante.8 shows a leading edge 23 with an oblique edge.

Die in den Fig. 4-8 dargestellten Beispiele sind nur als ein Teil aus einer Fülle von Möglichkeiten anzusehen. Je nach Anwendungsfall und gewünschtem Kurvenverlauf sind hier zahlreiche Variationsmöglichkeiten gegeben.The examples shown in FIGS. 4-8 are only to be regarded as part of a multitude of possibilities. Depending on the application and the desired curve, there are numerous possible variations.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung funktioniert nun auf folgende Weise :

  • Beim Anlaufen der Flügelzellenpumpe und bis zu einem Abregelpunkt befindet sich der Stromregelkolben 7 in der in der Fig. 1 dargestellten geschlossenen Position, d. h. der Druckraum 24 ist aufgrund der Lage der Steuerkante 12 des Stromregelkolbens 7 nicht mit der Einlaßöffnung 13 zur Förderstromrücklaufleitung 14 verbunden. Das aus den Drucknieren kommende Druckmittel, im allgemeinen Öl, fließt über die feste Bohrung 5 und die Drosselbohrung 4 in die Drosseleinrichtung 2 und von da aus über die zentrale Längsbohrung 6 zu der Auslaßöffnung 3. Gegenüber dem Druckraum 24 liegt zu dem Federraum 8 eine entsprechende Druckdifferenz vor. Bis zu dem Abregelpunkt steigt der Volumendurchsatz mit steigender Drehzahl entsprechend an. Nach Überschreiten des Abregelpunktes, was z. B. durch die Bohrungen 4 und 5 beeinflußt wird, erfährt der Kolben 7 eine Öffnungsbewegung. Damit wird eine Verbindung zwischen dem Druckraum 2 und der Rücklaufleitung 14 geschaffen und das überschüssige Druckmittel kann aus den beiden Drucknieren in entsprechendem Maße abfließen und wieder zur Saugseite der Pumpe zurückgeführt werden.
The control device according to the invention now works in the following way:
  • When the vane pump starts and up to a cut-off point, the flow control piston 7 is in the closed position shown in FIG. 1, ie the pressure chamber 24 is not connected to the inlet opening 13 to the flow return line 14 due to the position of the control edge 12 of the flow control piston 7. The pressure medium coming from the pressure kidneys, generally oil, flows through the fixed bore 5 and the throttle bore 4 into the throttle device 2 and from there via the central longitudinal bore 6 to the outlet opening 3. A corresponding one is located opposite the pressure chamber 24 to the spring chamber 8 Pressure difference before. Up to the cut-off point, the volume throughput increases with increasing speed. After exceeding the cut-off point, what z. B. is influenced by the holes 4 and 5, the piston 7 undergoes an opening movement. This creates a connection between the pressure chamber 2 and the return line 14 and the excess pressure medium can flow out of the two pressure kidneys to an appropriate extent and be returned to the suction side of the pump.

Durch die Öffnungsbewegung des Stromregelkolbens 7 nähert sich jedoch der Steuerschieber 15 mit der Drosselplatte 16 der Drosselbohrung 4. Wird nun der Stromregelkolben 7 weiter geöffnet, so schiebt sich die Drosselplatte 16 zunehmend seitlich über die Drosselbohrung 4. Auf diese Weise wird eine allmähliche Drosselung erreicht.Due to the opening movement of the flow control piston 7, however, the control slide 15 with the throttle plate 16 approaches the throttle bore 4. If the flow control piston 7 is now opened further, the throttle plate 16 is increasingly pushed laterally over the throttle bore 4. In this way, a gradual throttling is achieved.

Sobald nun die hydraulische Lenkung betätigt wird, erfährt der Stromregelkolben 7 aufgrund des dadurch verursachten Rückdruckes aus der Leitung eine relative Schließbewegung und zwar aufgrund des höheren Druckes in dem Federraum 8. Dies führt wiederum zu einem ganzen oder teilweisen Öffnen der Drosselbohrung 4. Auf diese Weise steht insbesondere beim Lenken im oberen Drehzahlbereich eine größere Ölmenge zur Verfügung, die eine ausreichende Lenkgeschwindigkeit gewährleistet. Bei hohen Drehzahlen, z. B. bei Autobahnfahrt, findet nur ein geringer Volumendurchsatz statt. Soll nun bei dieser hohen Drehzahl gelenkt werden, wozu der Betriebsdruck entsprechend ansteigt, so steigt gleichzeitig auch mit steigendem Druck der Volumendurchsatz entsprechend an. Damit steht stets ein ausreichender Volumendurchsatz zum Lenken zur Verfügung.As soon as the hydraulic steering is actuated, the flow control piston 7 experiences a relative closing movement due to the back pressure from the line caused by the higher pressure in the spring chamber 8. This in turn leads to a complete or partial opening of the throttle bore 4. In this way there is a larger amount of oil available, especially when steering in the upper speed range, which ensures a sufficient steering speed. At high speeds, e.g. B. when driving on the highway, there is only a low volume throughput. If it is now to be steered at this high speed, for which the operating pressure rises accordingly, the volume throughput also rises accordingly with increasing pressure. This means that there is always sufficient volume throughput for steering.

Die Bohrung 5 dient zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens. In diesem Falle wirkt sie nämlich alleine in Offenstellung und aufgrund der geringen Durchflußmenge wird die Gefahr von Kavitationen reduziert.The bore 5 serves to improve the cold start behavior. In this case it works alone in the open position and the risk of cavitation is reduced due to the low flow rate.

Statt einer Sackbohrung 18 kann ggf. auch eine durchgehende Querbohrung verwendet werden. Auf diese Weise ist eine Symmetrie gegeben und es können keine Montagefehler auftreten. Bei dieser Ausgestaltung ist die Feder 19 dann zwischen der Unterseite der Drosselplatte 16 und der Umfangswand des Stromregelkolbens 7 über dem Steg 17 angeordnet.Instead of a blind bore 18, a continuous transverse bore can optionally also be used. In this way there is symmetry and no assembly errors can occur. In this embodiment, the spring 19 is then arranged between the underside of the throttle plate 16 and the peripheral wall of the flow control piston 7 above the web 17.

Die Längsbohrung 6 in der Drosseleinrichtung kann so dimensioniert sein, daß sie den Abregelpunkt bestimmt. Hierzu ist es lediglich erforderlich, daß die Durchflußquerschnitte der Drosselbohrung 4 und der Bohrung 5 zusammen größer sind als der Durchflußquerschnitt der Längsbohrung 6.The longitudinal bore 6 in the throttle device can be dimensioned such that it determines the cut-off point. All that is required for this is that the flow cross sections of the throttle bore 4 and the bore 5 together are larger than the flow cross section of the longitudinal bore 6.

Neben einer Verbesserung des Kaltstartverhaltens durch die Bohrung 5 kann diese Bohrung auch zur Beeinflussung der Kennliniencharakteristik selbst dienen. Je nach ihrer Größe läßt sich durch sie die « fallende » Tendenz der Kennlinien beeinflussen.In addition to improving the cold start behavior through hole 5, this hole can also be used to influence the characteristic curve itself. Depending on their size, they can influence the "falling" tendency of the characteristic curves.

In Fig. 9 ist in verkleinertem Maßstab der vordere Bereich eines Stromregelkolbens 7 dargestellt, wobei der Steg 17 des Steuerschiebers 15 nicht direkt in eine Querbohrung 18 des Stromregelkolbens 7 eingesetzt ist.9 shows the front region of a flow control piston 7 on a smaller scale, the web 17 of the control slide 15 not being inserted directly into a transverse bore 18 of the flow control piston 7.

Statt dessen besitzt der Steuerschieber 15 im unteren Bereich ein Basisteil 25 mit einem Gewindebolzen 26. Der Steg 17 ist dabei ebenfalls in eine Querbohrung des Basisteiles 25 eingefügt, oder er ist einstückig mit diesem ausgebildet. Die vordere Stirnseite des Stromregelkolbens 7 besitzt in diesem Falle eine Gewindebohrung, in die der Gewindebolzen 26 des Steuerschiebers 15 eingeschraubt werden kann. Der Vorteil dieser Ausgestaltung gegenüber den bisher besprochenen Ausführungsbeispielen liegt darin, daß der Abstand x einstellbar ist bzw. bei Bedarf auch nachträglich geändert werden kann. Dies bedeutet, daß auf diese Weise Änderungen der Kennlinien möglich sind, wodurch die erfindungsgemäße Einrichtung optimal auf die vorhandenen Verhältnisse eingestellt werden kann. Es ist lediglich erforderlich, daß nach einer endgültigen Einstellung eine Sicherung bzw. Arretierung des Gewindebolzens 26 in seiner Lage vorgenommen wird.Instead, the control slide 15 has a base part 25 with a thread in the lower region debolzen 26. The web 17 is also inserted into a transverse bore of the base part 25, or it is integrally formed with this. In this case, the front end face of the flow control piston 7 has a threaded hole into which the threaded bolt 26 of the control slide 15 can be screwed. The advantage of this embodiment compared to the previously discussed exemplary embodiments is that the distance x can be adjusted or can also be changed subsequently if necessary. This means that changes in the characteristic curves are possible in this way, as a result of which the device according to the invention can be optimally adjusted to the existing conditions. It is only necessary that, after a final adjustment, the threaded bolt 26 is secured or locked in its position.

Claims (17)

1. Regulation device for a positive displacement pump, particularly a vane-type pump, with a flow regulating piston (7) the front face of which is connected to a pressure chamber (24) in front of a throttle device (2) that has at least one throttle bore (4) the cross-sectional area of which is variable by means of a control slide (15) attached to the flow regulating piston (7), and the rear face of which is connected to a pressure chamber (11) behind the throttle device (2), and having a displacement flow return line (14), the inlet port (13) of which is released in relation to the position of the flow regulating piston, whereby the flow regulating piston (7) is arranged in a bore adjacent to the throttle device (2), characterized in that the central line of the throttle bore (4) is at least approximately at a right angle to the longitudinal axis of flow regulating piston (7) and that control slide (15) has a throttle plate (16) which is free to slide over the inlet aperture of throttle bore (4) parallel to the longitudinal axis of the flow regulating piston (7).
2. Regulation device according to Claim 1, characterized in that the throttle device (2) and flow regulating piston (7) lie parallel to each other and that the throttle bore (4) is arranged in a circumferential wall of the throttle device (2).
3. Regulation device according to Claim 2, characterized in that the throttle device (2) has a cylindrical shape, at least in the vicinity of the throttle bore.
4. Regulation device according to Claim 3, characterized in that the throttle plate (16) is shaped at least approximately like the segment of a hollow cylinder, the inner diameter of which is at least approximately adapted to the outer diameter of the throttle device (2).
5. Regulation device according to any one of Claims 1-4 characterized in that the throttle plate (16) is fitted with a web (17) supported in a transverse bore (18) in the flow regulating piston (7).
6. Regulation device according to Claim 5, characterized in that a spring (19), which presses the throttle plate (16) to the circumferential wall of the throttle device (2), is supported against the flow regulating piston (7).
7. Regulation device according to Claim 6, characterized in that the spring (19) is located behind the web (17) in the transverse bore shaped as a blind hole (18).
8. Regulation device according to Claim 6, characterized in that the spring (19) exerts force between the underside of the throttle plate (16) and the circumferential wall of the flow regulating piston (7).
9. Regulation device according to any one of Claims 1-8, characterized in that the throttle device (2) has a collar (21) on the front facing the pressure chamber (24).
10. Regulation device according to any one of Claims 1-9, characterized in that the throttle bore (4) is offset in a circumferential direction with respect to throttle plate (16).
11. Regulation device according to any one of Claims 1-10, characterized in that the throttle bore (4) is formed as a slot.
12. Regulation device according to any one of Claims 1-11, characterized in that the throttle plate (16) has a rectangular shape when viewed from above.
13. Regulation device according to any one of Claims 1-12, characterized in that the front edge (23) of the throttle plate (16), as seen in the closing direction, deviates from the straight shape in that it has recesses, cut-outs, hollows, curves or similar.
14. Regulation device according to any one of Claims 1-13, characterized in that the throttle device (2) not only has the throttle bore (4), but also a bore (5) with an invariable cross-section which allows the passage of the pressure medium.
15. Regulation device according to Claim 5, characterized in that the free section of the web (17) between the throttle plate (16) and the flow regulating piston (7) has a notch, cam or similar (22).
' 16. Regulation device according to any one of Claims 1-15, characterized in that the throttle device (2) is fitted with a longitudinal bore (6) into which the throttle bore (4) and any additional bore (5) emerge, and that the longitudinal bore (6) is of such a size that it determines the regulating point.
17. Regulation device according to any one of Claims 1-16, characterized in that the lower part of the control slide (15) has a base section (25) with a threaded pin (26) by means of which it can be adjusted and re-adjusted as a separate unit with respect to the flow regulating piston (7).
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