EP0782672B1 - Regeleinrichtung für verdrängerpumpen - Google Patents

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EP0782672B1
EP0782672B1 EP95932754A EP95932754A EP0782672B1 EP 0782672 B1 EP0782672 B1 EP 0782672B1 EP 95932754 A EP95932754 A EP 95932754A EP 95932754 A EP95932754 A EP 95932754A EP 0782672 B1 EP0782672 B1 EP 0782672B1
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EP
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piston
channel
bore
choke
spring
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Konrad Eppli
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/30—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C18/34—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C18/344—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/24—Control 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
    • F04C14/26—Control 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids

Definitions

  • the invention relates to a control device for positive displacement pumps, especially vane pumps, the one Have pressure chamber, which has a bore in which a Throttle piston is displaceable against the force of a spring, with a pressure channel connected to an outlet in Connection is established.
  • the throttle piston controls an outlet cross section depending on the pump speed or Flow rate.
  • a rear face of the flow control piston protrudes into a chamber, the downstream of the throttle device the outlet pressure contains.
  • the flow control piston gives depending of the differential pressure acting on the two end faces a connection from the pressure chamber to a pump inlet channel free.
  • Such a control device is from the DE 41 01 210-A1 known.
  • This pump shifts the throttle piston with increasing speed by one a dynamic pressure acting on the front.
  • One cuts Control edge of a piston opening connected to a pressure chamber so that the decreasing passage cross-section flow less and less pressure oil to an outlet leaves.
  • This arrangement represents the throttle device.
  • the differential pressure acts also on the back of the piston of the throttle device.
  • the throttle piston locks with its Front one connected to the pressure chamber or the interior Passage from, what a relatively stiff spring is required. This spring force must start when Pump can be overcome by the delivery pressure. For this reason must be in a double-flow pump in one pressure zone significantly higher pump pressure are built up so that the Pump proportionate due to different pressures runs loudly.
  • the piston is also included as a stepped piston Fit that performed a certain amount of work makes necessary.
  • the invention is based, with as possible low construction costs a control device for a to create falling flow characteristic without the power consumption the pump significantly.
  • the falling Characteristic should also be independent of the opening path and of the differential pressure of the flow control piston to be one Avoid disturbance.
  • the new throttle device is designed so that the pressure chamber in the area of the one containing the throttle piston Drilling via a bypass channel with a spring chamber at all times is connected and the throttle piston cross-section one connecting the spring chamber with the outlet channel Throttle channel controls.
  • the throttle piston begins to move through a narrow bore in the control plate and thus the flow characteristic to influence. Part of the Derive the flow rate to the pressure chamber.
  • the vane pump is used to deliver pressure oil in a container, not shown, to a container, not shown Consumers, for example an auxiliary steering system.
  • a rotor set 3 used in an oil-filled pressure chamber 1 of a housing 2 .
  • the rotor set 3 consists of a cam ring 4 and a rotor 5.
  • the rotor 5 is in Arranged inside the cam ring 4 and has radially directed Slits in which wings 6 can be moved.
  • Working chambers formed by control surfaces adjacent Control plates 7 and 8 are limited in the axial direction.
  • the housing 2 is composed of a bearing housing 10 and a Pot-shaped housing cover 11 assembled.
  • the rotor 5 is mounted in the bearing housing 10 via a drive shaft 12.
  • the bearing point in the bearing housing 10 is the only one Bearing of the drive shaft 12. This means that the Drive shaft 12 in the housing cover 11 in the radial direction is not stored.
  • the drive shaft is supported rather on the housing cover 11 in the axial direction.
  • a flow control valve 13 for the control of the the pressure connection led pressure oil provided.
  • Training the flow control valve 13 and one more existing, not visible pressure relief valve generally known, for example from US-A 5 098 259 and is therefore not described in detail.
  • Suction and pressure channels that connect the working chambers with the suction connection, the flow control valve 13 and the pressure relief valve connect, arranged in the bearing housing 10. Also these channels are well known and are therefore not described in detail.
  • the control plate 7 In a double-flow pump, the control plate 7 two breakthroughs 14 and 14A, which with the between the Rotor 5, the cam ring 4 and the wings 6 formed pressurized working chambers. in the The delivery pressure prevails in pressure chamber 1.
  • On the top Breakthrough 14 axially connects a piston bore 15.
  • the Piston bore 15 contains a throttle piston 17, on the presses a spring 16 inserted into a spring chamber 15A.
  • the pressure chamber 1 is above a bypass channel 18 constantly via the spring chamber 15A and one by the throttle piston 17 controllable throttle channel 20 with an outlet duct 21 leading to the consumer in connection.
  • a chamfer 19 on the throttle piston 17 controls the Throttling.
  • a suction channel 9 is connected to the oil container.
  • the bypass channel 18 is, as from the cross section of FIG Fig. 2 can be seen, poured T-shaped in the bearing housing 10 and with its vertical channel section 18A to the piston bore 15 open. In every position of the Throttle piston 17 therefore remains the connection of the Receive pressure chamber 1 to the outlet channel 21. The throttle piston 17 therefore does not require a snug fit.
  • the differential pressure increases with increasing speed the face of the opening 14A facing the Flow control valve 13 belonging to control piston 22.
  • the control piston 22 acts as a pressure compensator and moves it against the force of a spring 23 and against the force of in a chamber 24 prevailing outlet pressure to the right.
  • the end face of the control piston 22 opens an inlet channel 25. A partial stream thus arrives in a known manner back on the inlet side of the pump.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen, insbesondere Flügelzellenpumpen, die einen Druckraum aufweisen, der über eine Bohrung, in welcher ein Drosselkolben gegen die Kraft einer Feder verschiebbar ist, mit einem an einen Auslaß angeschlossenen Druckkanal in Verbindung steht. Der Drosselkolben steuert einen Auslaßquerschnitt in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl bzw. vom Förderstrom. In einer Gehäusebohrung ist außerdem ein federbelasteter Stromregelkolben vorhanden, dessen vordere Stirnfläche mit dem Druckraum in Verbindung steht. Eine hintere Stirnfläche des Stromregelkolbens ragt in eine Kammer, die stromabwärts der Drosseleinrichtung den Auslaßdruck enthält. Der Stromregelkolben gibt in Abhängigkeit des auf die beiden Stirnflächen wirkenden Differenzdruckes eine Verbindung vom Druckraum zu einem Pumpeneinlaßkanal frei.
Eine derartige Regeleinrichtung ist aus der DE 41 01 210-A1 bekannt. In dieser Pumpe verschiebt sich der Drosselkolben mit steigender Drehzahl durch einen auf eine Stirnseite wirkenden Staudruck. Dabei schneidet eine Steuerkante eine an einen Druckraum angeschlossene Kolbenöffnung an, so daß der sich verringernde Durchtrittsquerschnitt immer weniger Drucköl zu einem Auslaß abströmen läßt. Diese Anordnung stellt die Drosseleinrichtung dar.
Durch die Verringerung des Durchtrittsquerschnitts erhöht sich der auf den Stromregelkolben einwirkende Differenzdruck, so daß dieser einen immer größeren Förderstrom zur Pumpeneinlaßseite abregelt. Da sich die steuerbare Öffnung im Drosselkolben befindet, wirkt der Differenzdruck auch auf die Rückseite des Kolbens der Drosseleinrichtung. Der Drosselkolben sperrt in einer Grundstellung mit seiner Stirnseite einen mit dem Druckraum bzw. dem Innenraum verbundenen Durchlaß ab, wozu eine verhältnismäßig steife Feder erforderlich ist. Diese Federkraft muß beim Anlauf der Pumpe vom Förderdruck überwunden werden. Aus diesem Grunde muß in einer zweiflutigen Pumpe in der einen Druckzone ein wesentlich höherer Pumpendruck aufgebaut werden, so daß die Pumpe wegen der unterschiedlichen Drücke verhältnismäßig laut läuft. Außerdem ist der Kolben als Stufenkolben mit Paßsitz ausgeführt, der einen gewissen Fertigungsaufwand erforderlich macht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst geringem Bauaufwand eine Regeleinrichtung für eine fallende Förderstromkennlinie zu schaffen, ohne die Leistungsaufnahme der Pumpe wesentlich zu erhöhen. Die fallende Kennlinie soll außerdem unabhängig vom Öffnungsweg und vom Differenzdruck des Stromregelkolbens sein, um eine Störgröße zu vermeiden.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.
Die neuartige Drosseleinrichtung ist so gestaltet, daß der Druckraum im Bereich der den Drosselkolben enthaltenden Bohrung über einen Umgehungskanal ständig mit einem Federraum in Verbindung steht und der Drosselkolben den Querschnitt eines den Federraum mit dem Auslaßkanal verbindenden Drosselkanals steuert.
Nach Anspruch 2 ist es zweckmäßig, den Umgehungskanal T-förmig in ein Lagergehäuse einzugießen, wobei der senkrecht verlaufende Kanalabschnitt zur Bohrung hin offen ist.
Durch den Umgehungskanal ist die Wirkung des Differenzdruckes vom Drosselkolben unabhängig, d. h., der Differenzdruck am Regelkolben kann nicht auf den Drosselkolben einwirken. Dies ermöglicht den Einbau einer schwächeren Feder, wodurch geringere Leistungsverluste entstehen.
Schließlich ist es nach Anspruch 3 vorteilhaft, den Beginn der Bewegung des Drosselkolbens durch eine enge Bohrung in der Steuerplatte und damit die Förderströmkennlinie zu beeinflussen. Über diese Bohrung läßt sich ein Teil der Fördermenge zum Druckraum ableiten.
Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
einen Längsschnitt durch eine Flügelzellenpumpe mit der Regeleinrichtung, in welcher sich der Drosselkolben und der Stromregelkolben in ihrer Grundstellung befinden;
Fig. 2
einen Teilquerschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 und
Fig. 3
die Einzelheit III der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.
Die Flügelzellenpumpe dient zum Fördern von Drucköl in einem nicht dargestellten Behälter zu einem nicht dargestellten Verbraucher, beispielsweise einer Hilfskraftlenkung.
In einem ölgefüllten Druckraum 1 eines Gehäuses 2 ist ein Rotorensatz 3 eingesetzt. Der Rotorensatz 3 besteht aus einem Kurvenring 4 und einem Rotor 5. Der Rotor 5 ist im Inneren des Kurvenringes 4 angeordnet und weist radial gerichtete Schlitze auf, in denen Flügel 6 verschiebbar sind. Zwischen dem Kurvenring, dem Rotor 5 und den Flügeln 6 sind Arbeitskammern gebildet, die von Steuerflächen benachbarter Steuerplatten 7 und 8 in axialer Richtung begrenzt sind.
Das Gehäuse 2 ist aus einem Lagergehäuse 10 und einem topfförmigen Gehäusedeckel 11 zusammengesetzt. Der Rotor 5 ist über eine Antriebswelle 12 in dem Lagergehäuse 10 gelagert. Die Lagerstelle in dem Lagergehäuse 10 ist die einzige Lagerung der Antriebswelle 12. Dies bedeutet, daß die Antriebswelle 12 in dem Gehäusedeckel 11 in radialer Richtung nicht gelagert ist. Die Antriebswelle stützt sich vielmehr an dem Gehäusedeckel 11 in axialer Richtung ab.
Neben einem nicht sichtbaren Sauganschluß für den Anschluß des Behälters sowie einem gleichfalls nicht sichtbaren Druckanschluß für den Verbraucher ist in dem Lagergehäuse 10 ein Stromregelventil 13 für die Regelung des zu dem Druckanschluß geführten Drucköls vorgesehen. Die Ausbildung des Stromregelventils 13 und eines außerdem noch vorhandenen, nicht sichtbaren Druckbegrenzungsventils ist allgemein bekannt, beispielsweise aus der US-A 5 098 259 und wird daher nicht näher beschrieben. Ebenso sind die Saug- und Druckkanäle, die die Arbeitskammern mit dem Sauganschluß, dem Stromregelventil 13 und dem Druckbegrenzungsventil verbinden, in dem Lagergehäuse 10 angeordnet. Auch diese Kanäle sind allgemein bekannt und werden deshalb nicht näher beschrieben.
In einer zweiflutigen Pumpe hat die Steuerplatte 7 zwei Durchbrüche 14 und 14A, die mit dem zwischen dem Rotor 5, dem Kurvenring 4 und den Flügeln 6 gebildeten druckführenden Arbeitskammern in Verbindung stehen. Im Druckraum 1 herrscht dabei der Förderdruck. An den oberen Durchbruch 14 schließt axial eine Kolbenbohrung 15 an. Die Kolbenbohrung 15 enthält einen Drosselkolben 17, auf den eine in einen Federraum 15A eingesetzte Feder 16 drückt. Nach der Erfindung steht der Druckraum 1 über einen Umgehungskanal 18 ständig über den Federraum 15A und einen durch den Drosselkolben 17 steuerbaren Drosselkanal 20 mit einem zum Verbraucher führenden Auslaßkanal 21 in Verbindung. Eine Fase 19 am Drosselkolben 17 steuert hierbei den Drosselvorgang. Ein Saugkanal 9 hat mit dem Ölbehälter Verbindung.
Der Umgehungskanal 18 ist, wie aus dem Querschnitt der Fig. 2 ersichtlich, T-förmig in das Lagergehäuse 10 eingegossen und mit seinem senkrecht verlaufenden Kanalabschnitt 18A zur Kolbenbohrung 15 hin offen. In jeder Stellung des Drosselkolbens 17 bleibt daher die Verbindung von dem Druckraum 1 zum Auslaßkanal 21 erhalten. Der Drosselkolben 17 benötigt daher keinen Paßsitz.
In der Ausgangsstellung, solange die Pumpe steht, drückt die Feder 16 den Drosselkolben 17 gegen die Steuerplatte 7. Sobald der Rotor 5 dreht, drücken die Flügel 6 das zwischen sich eingeschlossene Öl durch die Durchbrüche 14 und 14A. Dabei verschiebt sich der Drosselkolben 17 durch den auf seine Stirnfläche wirkenden Staudruck nach rechts. Je höher der Förderstrom durch den Durchbruch 14 ansteigt, desto weiter verschiebt sich der Drosselkolben 17 gegen die Kraft der Feder 16. Der Drosselkolben 17 verringert dabei den Abfluß durch den Drosselkanal 20 zum Auslaßkanal 21 mehr oder weniger. Der jeweilige Durchströmquerschnitt des Drosselkanals 20, der die im Verbraucher bereitstehende Fördermenge der Pumpe vorgibt, läßt sich daher in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl verändern. Man erhält dadurch die fallende Förderstromkennlinie.
Mit steigender Drehzahl nimmt der Differenzdruck auf die dem Durchbruch 14A zugewandte Stirnfläche des zum Stromregelventil 13 gehörenden Regelkolbens 22 zu. Der Regelkolben 22 wirkt als Druckwaage und dieser verschiebt sich gegen die Kraft einer Feder 23 und gegen die Kraft des in einer Kammer 24 herrschenden Auslaßdruckes nach rechts. Dabei öffnet die Stirnfläche des Regelkolbens 22 einen Einlaßkanal 25. Ein Teilstrom gelangt somit in bekannter Weise wieder auf die Zulaufseite der Pumpe.
Wesentlich für die Erfindung ist, daß der Drosselkolben 17 nicht vom Differenzdruck des Regelkolbens 22 mit seiner Feder 23 beeinflußt wird, sondern durch den Förderstrom des einen Durchbruchs 14 über den Umgehungskanal 18 verschoben wird. Durch diese Maßnahme erhält man bei kleiner Federkraft einen kontinuierlichen Verschiebeweg des Drosselkolbens 17.
Die fallende Kennlinie läßt sich durch folgende Kriterien verändern:
  • a) Durch eine Bohrung 26 in der Steuerplatte 8, wie strichpunktiert angedeutet, läßt sich der Beginn der Bewegung des Drosselkolbens 17 beeinflussen;
  • b) Steife der Feder 16;
  • c) Querschnitt des Umgehungskanals 18;
  • d) Länge und Form des Drosselkolbens 17 und der Steuerfase 19;
  • e) Durchmesser und Lage der Drosselbohrung 20.
    • Bezugszeichen
    1
    Druckraum
    2
    Gehäuse
    3
    Rotorsatz
    4
    Kurvenring
    5
    Rotor
    6
    Flügel
    7
    Steuerplatte
    8
    Steuerplatte
    9
    Saugkanal
    10
    Lagergehäuse
    11
    Gehäusedeckel
    12
    Antriebswelle
    13
    Stromregelventil
    14
    Durchbruch
    14A
    Durchbruch
    15
    Kolbenbohrung
    15A
    Federraum
    16
    Feder
    17
    Drosselkolben
    18
    Umgehungskanal
    18A
    Kanalabschnitt
    19
    Fase an 17
    20
    Drosselkanal
    21
    Auslaßkanal
    22
    Regelkolben von 13
    23
    Feder von 13
    24
    Kammer von 13
    25
    Einlaßkanal
    26
    Bohrung in 8

    Claims (3)

    1. Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen, insbesondere Flügelzellenpumpen, mit folgenden Merkmalen:
      ein Druckraum (1) steht über eine Bohrung (15), in welcher ein Drosselkolben (17) gegen die Kraft einer Feder (16) verschiebbar ist, mit einem Auslaßkanal (21) in Verbindung;
      der Kolben steuert einen Auslaßquerschnitt (Drosselkanal 20) in Abhängigkeit vom Förderstrom;
      eine vordere Stirnfläche eines in einer Gehäusebohrung verschiebbaren, federbelasteten Regelkolbens (22) steht mit dem Druckraum in Verbindung;
      eine hintere Stirnfläche des Regelkolbens (22) ragt in eine Kammer (24), die den Auslaßdruck enthält;
      der Regelkolben (22) gibt in Abhängigkeit des auf die beiden Stirnflächen wirkenden Differenzdruckes eine Verbindung vom Druckraum zu einem Pumpeneinlaßkanal (25) frei,
      gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
      der Druckraum (1) steht im Bereich der den Drosselkolben (17) enthaltenden Bohrung (15) über einen Umgehungskanal (18) ständig mit einem Federraum (15A) des Drosselkolbens (17) in Verbindung und
      der Drosselkolben (17) steuert den Querschnitt eines den Federraum (15A) mit dem Auslaßkanal (21) verbindenden Drosselkanals (20).
    2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umgehungskanal (18) T-förmig in ein Lagergehäuse (10) eingegossen ist und der senkrecht verlaufende Kanalabschnitt (18A) zur Bohrung (15) hin offen ist.
    3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch eine Bohrung (26) in der Steuerplatte (8) der Beginn der Bewegung des Drosselkolbens (17) und damit die Förderstromkennlinie beeinflussen läßt.
    EP95932754A 1994-09-21 1995-09-15 Regeleinrichtung für verdrängerpumpen Expired - Lifetime EP0782672B1 (de)

    Applications Claiming Priority (3)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE4433598A DE4433598A1 (de) 1994-09-21 1994-09-21 Regeleinrichtung für Verdrängerpumpen
    DE4433598 1994-09-21
    PCT/EP1995/003629 WO1996009475A1 (de) 1994-09-21 1995-09-15 Regeleinrichtung für verdrängerpumpen

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0782672A1 EP0782672A1 (de) 1997-07-09
    EP0782672B1 true EP0782672B1 (de) 1998-12-02

    Family

    ID=6528751

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP95932754A Expired - Lifetime EP0782672B1 (de) 1994-09-21 1995-09-15 Regeleinrichtung für verdrängerpumpen

    Country Status (8)

    Country Link
    US (1) US5810565A (de)
    EP (1) EP0782672B1 (de)
    JP (1) JPH10505889A (de)
    KR (1) KR100344812B1 (de)
    BR (1) BR9508971A (de)
    DE (2) DE4433598A1 (de)
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