Pumpe, insbesondere Lenkhilfpumpe

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe, insbesondere Lenkhilfpumpe, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Bei einer bekannten Pumpe dieser Art (FR-A-1 536 833) ist das Regelventil als ein Stromregelventil mit kombiniertem, vorgesteuertem Druckbegrenzungsventil ausgebildet und weist einen Schieberkolben auf, dessen vorderes Ende kegelförmig gestaltet ist, um in der Art eines Sitzventils mit einem ringförmigen Ventilsitz zusammenzuarbeiten. Die kegelförmige Ringfläche des Schieberkolbens radial ausserhalb des Ventilsitzes wird von dem vollen Pumpendruck beaufschlagt und entspricht wirkungsflächenmässig der Querschnittsfläche der Steuerkammer, deren Druck dem Druck auf die Kegelfläche entgegenwirkt. Der Steuerraum ist mit dem Druckraum über eine schraubenförmige Nut verbunden, die über den Dichtbund zwischen dem Druckraum und dem Steuerraum verläuft und die mit der Auslassleitung verbunden ist, welche ausserdem über die Messblende oder Messdrossel mit dem Druckraum in Verbindung steht. In dem Steuerraum stellt sich somit der Druck in der Auslassleitung ein. Unter normalen Betriebsbedingungen teilt sich der Pumpenstrom in einem Ringbereich um die kegelförmige Ringfläche des Schieberkolbens auf in einen geregelten Förderstrom, der zum Verbraucher geht, und in einen abgeregelten Förderstrom, der sich am ringförmigen Ventilsitz entspannt und dem Einlasssystem in der Pumpe zugeführt wird. Der über die Messblende fliessende, geregelte Förderstrom gelangt über eine äussere Auslassleitung zu einer Servolenkeinrichtung, die normalerweise den geregelten Förderstrom zum Tank weiterleitet. Bei extremem Lenkeinschlag kann es aber vorkommen, dass der geregelte Förderstrom fast abgesperrt wird, so dass der Druck stark zunimmt und das Druckbegrenzungsventil anspricht. In dieser Betriebsweise wird eine hohe Leistung im Bereich des ringförmigen Ventilsitzes umgesetzt, die auf die Pumpe begrenzt bleibt, so dass sich die Hydraulikflüssigkeit stark erhitzt, was nach einiger Zeit zur Zerstörung der Pumpe führen kann.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe zu schaffen, die trotz der Abregelung innerhalb des Pumpengehäuses funktionsfähig bleibt.

[0004] Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass die Laminardrossel zwischen Steuerraum und dem Einlasskanal bzw. einem mit dem Einlasskanal verbundenen Raum angeordnet ist.

[0005] Bei einem vorgesteuerten Druckbegrenzungsventil wirkt die Laminardrossel dabei parallel zu dem Vorsteuerventil und senkt den Regeldruck der Pumpe stark ab. Damit wird eine weitere Aufheizung der Pumpe vermieden. Wenn das Lenkungsventil im Falle einer Lenkhilfpumpe wieder öffnet, wird wieder Öl ausgetauscht, die Temperatur in der Pumpe sinkt wieder, die Laminardrossel stellt wieder einen höheren Wiederstand dar, und die Pumpe kann wieder den notwendigen Druck aufbauen.

[0006] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Flügelzellenpumpe;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 11-11 nach Fig. 1;

Fig. 3 und 4 einen Regelkolben mit einer ersten Laminardrossel;

Fig. 5 und 6 einen Regelkolben mit einer zweiten Laminardrossel;

Fig. 7 einen Regelkolben mit einer dritten Laminardrossel;

Fig. 8 einen Regelkolben mit einer vierten Laminardrossel;

Fig. 9 einen Regelkolben mit einer fünften Laminardrossel;

Fig. 10 eine vergrösserte Einzelheit aus Fig. 9.

[0007] Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Lenkhilfpumpe ist als Flügelzellenpumpe ausgebildet und 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 Gehäusedeckei 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 Zellenräumen unterteilt werden. Auf der Saugseite des Systems vergrössern sich die Zellenräume und bei der Druckseite verkleinern sie sich.

[0008] Von einem Tank 14 führt eine Verteilleitung 16 in zwei Zufuhrkanäle 17, die als senkrechte oder schräge Bohrungen (Fig. 2) ausgebildet sind und jeweils tangential in einen waagerechten, knieförmigen Zufuhrkanalabschnitt 18 einmünden. Die Zufuhrkanalabschnitte 18 weisen jeweils einen radialen Schenkel auf, der in einen Entladekanal 19 einmündet. Die axialen Schenkel der Zufuhrkanalabschnitte 18 stossen jeweils auf Durchgangsöffnungen 20 der Druckplatte 4, von wo aus der jeweilige Hydraulikstrom in den zugeordneten Arbeitsbereich der Pumpe gelangt.

[0009] 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 Förderstrom zum äusseren Pumpenauslass 37 und einen abgeregelten Förderstrom durch ein Stromregelventil 40 in die Entladekanäle 19. Der geregelte Förderstrom gelangt durch eine Messblende oder Drossel 38 in einen Abfuhrkanal 39, der über eine Drossel 49 mit dem Steuerraum 47 des Ventils 40 in Verbindung steht. Das Ventil 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, die mit den Entladekanälen 19 in Verbindung steht. 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 federbelasteten Kegelventil 48 beherrscht, welches beim Überschreiten eines Grenzdruckes im Steuerraum 47 abhebt, so dass sich der Hochdruck über den Kanal 46, den Ringraum 45 in den Entladekanal 19 entspannen kann. Das Kegelventil 48 stellt somit ein Druckbegrenzungsventil dar, welches im übrigen auch die Lage des Schieberkolbens 41 steuert, da wegen der Drossel 49 der Druck im Steuerraum 47 abfällt und der Hochdruck in der Venturidüse 36 gegenüber der Federkraft 42 überwiegt, wie in Fig. 2 dargestellt. Die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit spritzt dabei strahlförmig in die Kanäle 19, 18, wie durch Pfeile dargestellt, und erzeugt einen Unterdruck in den Zufuhrkanälen 17, die mit dem Tank 14 in Verbindung stehen. Die Zufuhrkanäle 17 können deshalb als Injektor bezeichnet werden. Es wird aber nur dann Hydraulikflüssigkeit nachgesaugt, wenn Hydraulikflüssigkeit am äusseren Pumpenauslass 37 über eine Auslassleitung 50, eine Servolenkeinrichtung 51 und eine Tankleitung 51 1 Hydraulikflüssigkeit abströmt. Wenn die Servolenkeinrichtung 51 völlig oder nahezu zugesperrt ist, wird die Hydraulikflüssigkeit im wesentlichen im Inneren der Pumpe umgewälzt und erreicht erhebliche Temperaturgrade, die sogar zur Zerstörung der Pumpe führen können.

[0010] Es ist eine Laminardrossel 60 vorgesehen, die parallel zum Kegelventil 48 liegt und den Steuerraum 47 mit dem Ringraum 45 und damit mit dem Pumpeneinlasssystem 19, 18, 20 verbindet. Die Laminardrossel 60 stellt einen variablen Widerstand für einen Leckölstrom dar, und zwar ist der Widerstandswert im Normalbetrieb hoch, wenn die Hydraulikflüssigkeit einen mässig hohen Temperaturwert aufweist, während bei Überhitzungsgefahr die Viskosität des Öls exponentiell abfällt und damit der Leckstrom zunimmt, d.h. der Widerstandswert der Laminardrossel 60 stark abnimmt.

[0011] Wenn die Servolenkeinrichtung 51 absperrt und das Kegelventil 48 wegen Überschreitung des Grenzwertes anspricht, bildet sich ein Entladestromweg 39, 37, 49, 47, 48, 46,45,19, was zur Druckabsenkung im Steuerraum 47 auf den Nennwert oder Grenzwert führt. Am Schieberkolben 41 entspannt sich nahezu die gesamte Hydraulikflüssigkeit vom Nennwert auf etwa den atmosphärischen Druck, und wegen des erheblichen Energieumsatzes nimmt die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit stark zu. Die Laminardrossel 60 nimmt infolgedessen ihren niedrigen Widerstandswert an, so dass mehr Hydraulikflüssigkeit aus dem Steuerraum 47 entweichen kann und über den Entladekanal 19 zur Saugseite der Pumpe gelangt. Als Folge davon wird der Druck im Steuerraum 47 vermindert, und der Schieberkolben 41 bewegt sich weiter in öffnender Richtung. Damit wird der Auslassdruck der Pumpe stark abgesenkt. Dadurch wird der Energieumsatz verringert und die weitere Aufheizung der Pumpe verhindert.

[0012] Fig. 3 zeigt einen Schieberkolben 41 von der Seite gesehen und Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3. Der Schieberkolben 41 weist zwei durch die Nut 45 getrennte Kolbenbunde 43 und 44 auf. Im Kolbenbund 44 liegt eine feine Bohrung 61 von etwa 0,1 mm Durchmesser und 10 mm Länge. Durch diese feine Bohrung 61 wird die erste Ausführungsform der Laminardrossel 60 gebildet.

[0013] Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht des Schieberkolbens 41 und Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5. Am Kolbenbund 44 ist eine Abflachung 62 von etwa 0,04 mm Tiefe geschaffen, und diese Abflachung 62 bildet eine zweite Ausführungsform der Laminardrossel 60.

[0014] Fig. 7 zeigt einen Schieberkolben 41, dessen Kolbenbund 44 mit einem aussen liegenden Kanal 63 in Schraubegewindeform versehen ist. Bei einem Kanalquerschnitt von 0,6 mm² kann eine Kanallänge von 160 mm auf dem Kolbenbund 44 untergebracht werden. Diese dritte Ausführungsform der Laminardrossel ist wegen der relativ grossen Querschnittsfläche weniger verstopfungsanfällig gegenüber Verschmutzungen und ist deshalb besonders vorteilhaft.

[0015] Fig. 8 zeigt ein Labyrinthnetz 64 auf der Aussenseite des Kolbenbundes 44. Der Kanalquerschnitt sowie Kanallänge weisen ähnliche Werte auf wie in der Ausführungsform nach Fig. 7.

[0016] Fig. 9 und 10 zeigen eine verdeckte Ausführungsform eines schraubenförmigen Kanals 65, der innerhalb des Kolbenbundes 44 untergebracht ist. Zu diesem Zweck weist der Kolbenbund 44 eine Schraubhülse 66 auf, die auf ein Trapezgewinde des Schieberkolbens 41 aufgeschraubt ist. Kanalquerschnitt und Kanallänge entprechen etwa der Ausführungsform nach Fig. 7.

[0017] Ausser den dargestellten Formen von Laminardrosseln kann jeder hydraulische Widerstand verwendet werden, bei dem eine turbulente Strömung vermieden wird, d.h. die Strömung durch den hydraulischen Widerstand immer laminar bleibt und der Gleichung:

folgt mit

J = Gefälle (insbesondere y.l

g = y/p = Erdbeschleunigung

r = Drosselradius

u = kinematische Zähigkeit.

[0018] Die Viskosität des Öls sinkt exponentiell mit der Erhöhung derTemperaturdes Öls, wodurch der Leckölstrom durch die Laminardrossel 60 in der Grössenordnung von 0,2 I/min bei normalem Betrieb (80°C Öltemperatur, 80 bar) auf Werte von 1,4 i/min bei etwa 150°C und dem Grenzdruck von etwa 130 bar zunimmt. Der Leckölstrom entspricht dann grössenordnungsmässig dem Zuflussstrom über die Zuleitungsdrossel 49, welche vorzugsweise als eingesetzte Lochblende von 1,2 mm Durchmesser von einer solchen Bauart ist, dass die turbulente Strömungsform der Hydraulikflüssigkeit vorherrscht.

[0019] Dabei gilt:

mit a = Querschnitt der Drossel

ζ = Widerstandsbeiwert

p = Dichte

Ap = Druckdifferenz an der Drossel 49.

[0020] Die Strömung durch die Zuleitungsdrossel 49 ist somit kaum viskositätsabhängig und damit praktisch temperaturunabhängig.

[0021] Die Laminardrossel 60 ist so bemessen, dass die Druckdifferenz an ihr bei normaler Betriebstemperatur ungefährt 50 mal so hoch ist wie die Druckdifferenz an der Zuleitungsdrossel 49. Bei gefährlich hoher Temperatur senkt sich der hydraulische Widerstand der Laminardrossel 60 auf etwa 1/5 und damit genügend weit ab, um - zusammen mit dem Ventil 48 - den Steuerraum 47 auf einen Druckwert zu bringen, der weit unterhalb des eingestellten Grenzdrucks für das Druckbegrenzungsventil 48 liegt.

Ansprüche

1. Pumpe, insbesondere Lenkhilfpumpe, mit einem Gehäuse (1), welches über Leitungen oder Kanäle (16, 17) mit einem Tank (14) verbunden ist, mit einer Auslassleitung (50), die mit einem Verbraucher, insbesondere einer Servolenkeinrichtung (51), ), in Verbindung steht, der wiederum mit dem Tank (14) verbunden ist, mit einem Regelventil (40, 41, 47, 48) mit Druckbegrenzungsverhalten, welches ein Verschlusselement (41) und einen Steuerraum (47) aufweist und den erzeugten Pumpenstrom innerhalb des Pumpengehäuses (1) in einen geregelten Förderstrom zur Auslassleitung (50) und einen abgeregelten Förderstrom in einen Entlade- oder Bypasskanal (19) aufteilt, der einem internen Einlasskanalsystem (18, 19) der Pumpe angehört, wobei der Steuerraum (47) mit dem Druck des geregelten Förderstroms beaufschlagt ist und bei Überschreiten eines Grenzdrucks das Verschlusselement (41) zur Freigabe eines Entladestromweges in den Entlade-oder Bypasskanal (19) gesteuert wird und mit einer mit dem Steuerraum verbundenen Laminardrossel, dadurch gekennzeichnet, dass die Laminardrossel (60) zwischen Steuerraum (47) und dem internen Einlasskanalsystem (18, 19) bzw. einem mit diesem verbundenen, druckniedrigen Raum (45) angeordnet ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1 mit einem Schieberkolben (41) als Verschlusselement des Regelventils, dadurch gekennzeichnet, dass die Laminardrossel (60) aus einem am Schieberkolben (41) angebrachten, engen und langen Kanal (61, 62, 63, 64, 65) besteht.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (61, 62, 63, 64) an einem Kolbenbund (44) des Schieberkolbens (41) angebracht ist.

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (63) Schraubgewindeform aufweist.

5. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (62) als Abflachung des Kolbenbundes (44) ausgebildet ist.

6. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (61) als feine Bohrung durch den Kolbenbund (44) ausgebildet ist.

7. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (64) als Labyrinthnetz auf der Aussenseite des Kolbenbundes (44) ausgebildet ist.

8. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (65) mittels einer Hülse (66) gebildet wird, die auf dem Schieberkolben (41) aufgeschraubt ist.

9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil (40, 41, 47, 48) als ein Stromregelventil (40) mit kombiniertem, vorgesteuertem Druckbegrenzungsventil (41, 47, 48) ausgebildet ist.

Claims

1. Pump, in particular a power steering pump, comprising a housing (1) connected to a tank (14) via lines or ducts (16, 17), comprising an outlet line (50) which communicates with a power-consuming device that is connected back to the tank (14) and is, in particular, a power steering servo unit (51), and further comprising a regulating valve (40, 41, 47, 48) which exhibits pressure-limiting behaviour, which possesses a closure element (41) and a control chamber (47), and which, within the pump housing (1), divides the pump-generated flow into a regulated delivery flow to the outlet line (50) and an unregulated delivery flow to a discharge or bypass duct (19) associated with an internal inlet duct system (18, 19) that leads to the pump, the pressure of the regulated delivery flow being admitted to the control chamber (47) and, in the event of a limiting pressure being exceeded, the closure element (41) being controlled so as to open a discharge flow path into the discharge or bypass duct (19), and the said pump further comprising a laminar-type flow restrictor (60) which is connected to the control chamber, characterized in that the laminar-type flow restrictor (60) is located between the control chamber (47) and the internal inlet duct system (18, 19),or between the said chamber and a space (45) which is connected to this inlet duct system, and in which low pressure prevails.

2. Pump according to Claim 1, comprising a valve spool (41) which serves as the closure element of the regulating valve, characterized in that the laminar-type flow restrictor (60) consists of a passage (61, 62, 63, 64, 65) which is provided on the valve spool (41), and which is narrow and long.

3. Pump according to Claim 2, characterized in that the passage (61, 62, 63, 64) is provided on a piston-like shoulder (44) of the valve spool (41).

4. Pump according to Claim 3, characterized in that the passage (63) has the shape of a screw thread.

5. Pump according to Claim 3, characterized in that the passage (62) is configured as a flat area on the piston-like shoulder (44).

6. Pump according to Claim 3, characterized in that the passage (61) is configured as a fine bore, extending through the piston-like shoulder (44).

7. Pump according to Claim 3, characterized in that the passage (64) is configured as a labyrinth network on the outside of the piston-like shoulder (44).

8. Pump according to Claim 4, characterized in that the passage (65) is formed by means of a sleeve (66) which is screwed onto the valve spool (41).

9. Pump according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that the regulating valve (40, 41, 47, 48) is configured as a flow-regulating valve (40) with a combined, pilot-operated pressure-limiting valve (41, 47, 48).

Revendications

1. Pompe, notamment pompe de direction assistée, comprenant un corps (1) qui est en communication avec un réservoir (14) par des conduites ou conduits (16, 17), une conduite de sortie (50) qui est en communication avec un appareil consommateur, notamment, avec un dispositif de servodirection (51), appareil qui est à son tour en communication avec le réservoir (14), un régulateur (40, 41, 47, 48) possédant un comportement de limiteur de pression, qui présente un élément obturateur (41) et une chambre de commande (47), et qui divise le courant produit par la pompe, à l'intérieur du corps (1) de la pompe, en un courant de refoulement réglé envoyé à la conduite de sortie (50) et un courant de refoulement non réglé qui est envoyé à un conduit de décharge ou de dérivation (19) qui appartient à un réseau intérieur de canaux d'entrée (18, 19) de la pompe, la chambre de commande (47) étant chargée par la pression du courant de refoulement réglé et l'élément obturateur (41) étant commandé, lorsque la pression excède une pression limite, pour dégager un passage de courant de décharge aboutissant dans le conduit de décharge ou de dérivation (19), et un étranglement laminaire qui est en communication avec la chambre de commande, caractérisée en ce que l'étranglement laminaire (60) est intercalé entre la chambre de commande (47) et le réseau intérieur de conduits d'entrée ( 18,19) ou entre cette chambre de commande et une chambre à basse pression (45) reliée à ce réseau.

2. Pompe selon la revendication 1, comprenant un piston tiroir (41 ) servant d'élément obturateur du régulateur, caractérisée en ce que l'étranglement laminaire (60) est constitué par un conduit étroit et long (61, 62, 63, 64, 65) prévu sur le piston tiroir (51).

3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que le conduit (61, 62, 63, 64) est prévu sur une couronne (44) du piston tiroir (41).

4. Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que le conduit (63) présente la forme d'un filetage.

5. Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que le conduit (62) est constitué par un méplat de la couronne (44) du piston.

6. Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que le conduit (61 ) est constitué par un perçage fin ménagé à travers la couronne (44) du piston.

7. Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que le conduit (64) est constitué par un réseau labyrinthique prévu sur la surface externe de la couronne (44) du piston.

8. Pompe selon la revendication 4, caractérisée en ce que le conduit (65) est formé au moyen d'un manchon (66) qui est vissé sur le piston tiroir (41).

9. Pompe selon une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le régulateur (40, 41, 47, 48) est constitué par un régulateur de débit (40) équipé d'un limitateur de pression piloté (41, 47, 48) qui lui est combiné.

Zeichnung