Flügelzellenpumpe, insbesondere zur Lenkhilfe

Abstract

 O Flügelzellenpumpe mit Stromregelventil (40), dem eine Venturidüse (36) vorgeschaltet ist, so daß der gesamte Förderstrom der Pumpe durch die Venturidüse (36) gelangt. Die Meßblende (38) des Stromregelventils (40) ist als Drosselbohrung quer zur Achse der Venturidüse (36) ausgebildet, wobei ein Winkel a zwischen 90° und 150° gewählt wird, je nachdem, wie stark die Kennlinie des abgegebenen Nutzstromes abfallen soll.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Flügelzellenpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

[0002] Bei einer bekannten Flügelzellenpumpe dieser Art (GB 2 019 940 A) durchströmt der Nutzstrom zum Verbraucher die Venturidüse, so daß in dieser ein Druckabfall stattfindet, dessen Größe vom Nutzstrom abhängt. Der Druckabfall wird über einen Kanal dem Schieberkolben zugeführt, so daß dessen Stellung bei höherem Nutzstrom stärker ausgelenkt wird als bei niedrigerem Nutzstrom. Demgemäß wird bei stärkerer Auslenkung des Schieberkolbens immer mehr Hydraulikflüssigkeit in den Einlaß zur Pumpe abgeregelt, und der Nutzstrom kann nicht in dem Maße zunehmen, wie dies aufgrund höherer Drehzahl der HydrauJikpumpe der Fall wäre. Es wird also das Maß der Zunahme des Nutzstromes bei einer gegebenen Zunahme der Pumpengeschwindigkeit reduziert, wodurch bei höheren Pumpengeschwindigkeiten der Nutzstrom relativ konstant bleibt, auch wenn die Umdrehungszahl der Pumpe weiter zunimmt.

[0003] Bei einer bekannten Flügelzellenpumpe (US-A-2 880 674) enthält das Hydraulikflüssigkeits-Abfuhrsystem einen hinter der Druckplatte angeordneten Raum, in den der Schieberkolben des Stromregelventils hineinragt, dessen Feder- oder Steuerkammer über einen Kanal einschließlich der Drossel mit dem Druckraum verbunden ist. Wenn diese Drossel oder Abströmbohrung von der Hydraulikflüssigkeit durchflossen wird, entsteht je nach der durchströmenden Menge ein Druckabfall, der zur Steuerung des Stromregel- v&r.tils verwendet wird. Wenn der von der Pumpe geförderte Hydraulikstrom größer als die eingestellte Menge des Stromregelventils ist, wird der Differenzstrom abgeregelt und gelangt in das Zufuhrsystem der Pumpe. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der abgegebene Nutzstrom der Pumpe nicht unabhängig von der Antriebsdrehzahl der Pumpe ist, und zwar nimmt der abgegebene Nutzstrom mit steigender Drehzahl zu.

[0004] Es ist auch schon bekannt, für einen Druckbereich von 0 bis 10 bar eine fallende Kennlinie des geregelten Förderstromes zu erzielen (Lenkhilfpumpe der ZF Typ 7681). Die Lenkhilfpumpe weist zwei Arbeitsbereiche auf, die jeweils über Auslaßöffnungen in der Druckplatte mit dem Flüssigkeitsabfuhrsystem in Verbindung stehen, wobei vor der einen Auslaßöffnung ein stopfenartiger Drosseleinsatz angeordnet ist, der die Abströmbohrung für den geregelten Förderstrom (Nutzstrom) enthält und in Abhängigkeit von der Umströmung durch die Hydraulikflüssigkeit unterschiedliche Druckabfallwerte an das Stromregelventil vermittelt, wodurch die fallende Kennlinie erzeugt wird. Nachteilig ist ein gewisses Maß an Zufälligkeit der Umströmung des Drosseleinsatzes, da nicht der gesamte Pumpenförderstrom erfaßt werden kann.

[0005] Bei der Lenkhilfe wird der Nutzstrom über das Lenkventil zurück zum Tank geleitet. Dabei entspannt sich die unter dem sogenannten Staudruck stehende Hydraulikflüssigkeit, was zu einem entsprechenden Leistungsverlust führt, wenn die Leistung nicht von der Lenkung aufgenommen wird. Eine derartig hohe Leistungsaufnahme kommt praktisch im hohen Drehzahlbereich nicht vor, weil man bei rascher Fahrt nicht scharf einlenken kann. Im hohen Drehzahlbereich der Pumpe wird demnach eine ständige Leistungsbereitschaft aufrechterhalten, die in ihrer Höhe nicht benötigt wird und somit zu einem unnötigen Leistungsverlust führt.

[0006] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellenpumpe der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß man auf die Größe des abgegebenen _Nutzstroms in Abhängigkeit vom Drehzahlbereich der Pumpe im Hinblick auf einen gewünschten Verlauf Einfluß nehmen kann und insbesondere daß bei höherer Drehzahl der abgegegene Nutzstrom reduziert wird.

[0007] Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.

[0008] Der gesamte Pumpenförderstrom, der proportional zur Drehzahl der Pumpe steigt, wird durch die Venturidüse geleitet und teilt sich dort auf in den abgegebenen Nutzstrom, der durch die Drossel fließt, und den abgeregelten Förderstrom, der in das Zufuhrsystem der Pumpe gelangt. Wenn der abgeregelte Strom bei höheren Drehzahlen wesentlich größer ist als der abgegebene Nutzstrom, fällt der Druck an der engsten Stelle der Venturidüse immer stärker ab und damit der Druck im Steuerraum des Stromregelventils. Damit öffnet sich dieses verhältnismäßig stärker, und der abgeregelte Förderstrom nimmt stärker zu, als es der Zunahme des Pumpenförderstroms infolge Drehzahlzunahme entspricht. Durch den mit steigender Drehzahl verringerten abgegebenen Nutzstrom wird zudem der Staudruck im Lenkventil gesenkt, so daß der Leistungsverlust sowohl wegen verringerten Stromes als auchwegen verringerten Druckverlustes gegenüber bisher bekannten Pumpen abnimmt.

[0009] Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch eine Flügelzellenpumpe;

Fig. 2 einen horizontalen Längsschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1:

Fig. 3 eine vergrößerte Einzelheit aus Fig. 2 und

Fig. 4 ein Diagramm des abgegebenen Nutzstromes über der Pumpendrehzahl.

[0010] Die Flügelzellenpumpe weist ein Gehäusehauptteil 1 und einen Gehäusedeckel 2 auf, die einen Innenraum druckmitteldicht einschließen. Im Innenraum sitzen - gehäusefest angeordnet - eine Druckplatte 4 und ein Nockenring 5, die durch Stifte 6 drehgesichert sind. Innerhalb des Nockenringes 5 und zwischen dem Gehäusedeckel 2 und der Druckplatte 4 ist ein Rotor 7 angeordnet, der eine Reihe von radialen Führungsschlitzen besitzt. Innerhalb dieser Führungsschlitze sind Flügel 8 radial verschieblich gelagert. Der Rotor 7 ist über eine Welle 9 antreibbar, die in einer Lagerbohrung des Gehäusedeckels 2 gelagert ist. Der Rotor 7 ist zylindrisch geformt, während der Nockenring 5 einen angenähert ovalen Innenumriß aufweist, dessen kleine Achse etwa dem Durchmesser des Rotors entspricht, während die große Achse die Auszugslänge der Flügel 8 bestimmt. Auf diese Weise liegen zwischen dem Nockenring 5 und dem Rotor 7 zwei sichelförmige Arbeitsbereiche, die von den Flügeln 8 in eine Anzahl von Zellenräunen unterteilt werden. Bei der Saugseite des Systems vergrößern sich die Zellenräume und bei der Druckseite verkleinern sie sich.

[0011] Die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit erfolgt von einem nicht dargestellten Verteilbereich über zwei in etwa senkrechte Bohrungen 17 (Fig. 2 und 3), knieförmzge Zufuhrkanalabschnitte 18 (Fig. 2) und Durchgangsöffnungen 20 in die jeweiligen Arbeitsbereiche der Pumpe. Die knieförmigen Zuführkanalabschnitte 18 (Fig. 2) weisen jeweils einen radialen Schenkel auf, der in einen Entladekanal 19 (Fig. 2 und 3) einmündet.

[0012] Die Abfuhr der Hydraulikflüssigkeit erfolgt über Kanäle 33 (Fig. 1) durch die Druckplatte 4 hindurch auf deren Rückseite in einen Druckraum 35 und von dort in eine Venturidüse 36. In der Venturidüse 36 teilt sich der Pumpenförderstrom auf in einen geregelten Nutzstrom zum äußeren Pumpenauslaß 37 und einen durch ein Stromregelventil 40 abqeregelten Förderstrom in die Entladekanäle 19 (Fig. 3). Der geregelte _Nutzstrom gelangt durch eine Meßblende oder Drossel 38 in einen Abfuhrkanal 39, der mit dem Steuerraum 47 des Ventils 40 in Verbindung steht. Das Stromregelventil ₄0 weist einen Schieberkolben 41 auf, der durch die Kraft einer Feder 42 in Richtung auf die Venturidüse 36 gedrängt und gegebenenfalls dort zur Anlage gebracht wird. Der Schieberkolben 41 weist zwei bundförmige Abdichtbereiche 43 und 44 auf, zwischen denen sich eine Ringnut 45 erstreckt. Bei geschlossenem Ventil 40 treffen die Entladekanäle 19 (Fig.2) auf die Ringnut 45. Von der Ringnut 45 führt ein teilweise radial und teilweise axial sich erstreckender Kanal 46 durch den Schieberkolben 41 in den Steuerraum 47, und der Kanal 46 wird von einem Kegelventil beherrscht, welches beim Überschreiten eines bestimmten zulässigen Druckes im Steuerraum 47 anspricht und diesen Raum entlüftet, so daß der Schieberkolben 41 als gesteuertes Druckbegrenzungsventil wirkt, wie es bekannt ist. Ob als Stromregelventil oder als Druckbegrenzungsventil, beim Ansprechen nimmt das Ventil 40 die in Fig.3 dargestellte Lage ein. Zur besseren Stromlenkung kann es dabei vorteilhaft sein, wenn der Ventilschieber 41 einen Fortsatz 48 in die Venturidüse 36 hinein aufweist.

[0013] Die Drossel 38 ist an der engsten Stelle oder wenigstens nahe an dieser engsten Stelle der Venturidüse 36 angeordnet. Die Drossel 38 ist als Bohrung ausgebildet und trifft senkrecht auf die Achse der Venturidüse 36. Der Winkel a zwischen der Achse der Venturidüse (gerechnet in Richtung auf das Ventil 40) und der Achse der Drossel 38 kann je nach der gewünschten Regelcharakteristik geändert werden. Wenn man eine abfallende Kennlinie (Fig. 4) wünscht, kommt ein Winkelbereich a zwischen 90 und 150° in Betracht. Mit steigendem Winkel a fällt die Kennlinie stärker ab.

[0014] Die Venturidüse 36 kann rotationssymmetrisch hinsichtlich ihrer Achse ausgebildet sein; man kann aber auch eine Form wählen, bei der möglichst keine Strömungstoträume entstehen, d.h. die Venturidüse kann in die Ebene der Entladekanäle 19 abgeplattet sein. Um eine günstige Abströmung zu erzielen, sollte die Venturidüse 36 eine Weite an ihrem Auslaß aufweisen, die dem Durchmesser des Schieberkolbens 41 nahezu gleichkommt. Man kann dies erreichen, indem die Venturidüse 36 und der Schieberkolben 41 in der gleichen Bohrung (hier übereinstimmend mit dem Steuerraum 47) angeordnet sind.

[0015] Fig. 4 zeigt ein Diagramm des geregelten Nutzstromes gegenüber der Pumpendrehzahl, und zwar kennzeichnet der strichpunktierte Bereich das Regelverhalten ohne Venturidüse 36, während der ausgezogene Bereich für die Venturidüse 36 gilt. Bei höheren Drücken (bis 150 bar) werden im allgemeinen höhere Werte innerhalb der jeweiligen Bereiche eingenommen. Beim Anlauf der Pumpe nimmt der Förderstrom zunächst linear zu, bis der Ansprechwert des Ventils 40 bei etwa 750 l/min erreicht ist, wonach das Ventil 40 den größten Teil des Förderstromes abregelt. Der geregelte Nutzstrom als verbleibender Rest wird dem Lenkventil angeboten und führt zu einem ständigen Leistungsverlust. Mit der Erfindung gelingt es, in sicherer Weise den geregelten Nutzstrom mit zunehmender Pumpendrehzahl zu verringern und damit zu einem günstigen Leistungsverhältnis zu gelangen.

Ansprüche

1. Hydraulikpumpe, insbesondere zur Lenkhilfe, mit folgenden Merkmalen:

die Hydraulikpumpe weist wenigstens einen Arbeitsbereich mit Einlaßöffnungen (20) und Auslaßöffnungen (33) auf;

die Einlaßöffnungen (20) jedes Arbeitsbereichs sind mit einem Hydraulikflüssigkeitszufuhrsystem (17, 18) und die Auslaßöffnungen (33) jedes Arbeitsbereichs mit einem Hydraulikflüssigkeitsabfuhrsystem (35, 36, 38, 39, 37) verbunden, die untereinander über ein Stromregelventil (40) in Verbindung stehen, das einen abgeregelten Förderstrom in das Zufuhrsystem (17, 18) entlädt ;

das Stromregelventil (40) enthält einen Schieberkolben (41) mit zwei Seiten (43, 44), eine Ventilfeder (42) sowie eine Venturidüse (36) mit einer Querbohrung (38), wobei ein Druckabfall abgegriffen und den beiden Seiten (43, 44) des Schieberkolbens (41) zugeführt wird;

dadurch gekennzeichnet, daß
die Venturidüse (36) den gesamten Förderstrom der Pumpe aufnimmt und daß die Querbohrung (38) als Meßblende oder Drossel für den geregelten Nutzstrom verwendet und im Hydraulikflüssigkeitsabfuhrsystem (35 bis 39) angeordnet ist.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Venturidüse (36) eine Weite an ihrem Auslaß aufweist, der dem Durchmesser des Schieberkolbens (41) nahezu gleich kommt.

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben (41 ) einen in die Venturidüse hineinreichenden Fortsatz (48) aufweist.

4. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Venturidüse (36) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

5. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (38) als Bohrung ausgebildet und in einem Winkelbereich von 90° bis 150° zur Achse der Venturidüse (36) angeordnet ist.

Zeichnung