[0001] 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.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.
[0006] 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.
[0007] Nach Anspruch 2 ist es zweckmäßig, den Umgehungskanal T-förmig in ein Lagergehäuse
einzugießen, wobei der senkrecht verlaufende Kanalabschnitt zur Bohrung hin offen
ist.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
[0011] 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.
[0012] Die Flügelzellenpumpe dient zum Fördern von Drucköl in einem nicht dargestellten
Behälter zu einem nicht dargestellten Verbraucher, beispielsweise einer Hilfskraftlenkung.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] 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.
[0019] 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.
[0020] 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.
[0021] 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
[0022]
- 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
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.
1. Control device for positive-displacement pumps, in particular vane-cell pumps, having
the following features:
- a pressure chamber (1) communicates via a bore (15), in which a choke piston (17)
is displaceable counter to the action of a spring (16), with an outlet channel (21);
- the piston controls an outlet cross section (choke channel 20) in dependence upon
the delivery rate;
- a front end face of a spring-loaded control piston (22) displaceable in a housing
bore communicates with the pressure chamber;
- a rear end face of the control piston (22) projects into a chamber (24), which contains
the outlet pressure;
- the control piston (22) releases a connection from the pressure chamber to a pump
inlet channel (25) in dependence upon the differential pressure acting upon the two
end faces,
characterized by the following features:
- the pressure chamber (1) is continuously connected, in the region of the bore (15)
containing the choke piston (17), by a bypass channel (18) to a spring chamber (15A)
of the choke piston (17) and
- the choke piston (17) controls the cross section of a choke channel (20) connecting
the spring chamber (15A) to the outlet channel (21).
2. Control device according to claim 1, characterized in that the bypass channel (18)
is cast in the shape of a T in a bearing housing (10) and the vertically extending
channel portion (18A) is open towards the bore (15).
3. Control device according to claim 1, characterized in that the start of the movement
of the choke piston (17) and hence the delivery rate characteristic may be influenced
by a bore (26) in the control plate (8).
1. Dispositif de régulation pour pompes volumétriques, notamment des pompes à cellules
à ailettes ayant les caractéristiques suivantes :
- une chambre à pression (1) communique avec un canal de sortie (21) par un alésage
(15) dans lequel un piston d'étranglement (17) est déplaçable contre la force d'un
ressort (16),
- le piston commande une section de sortie (canal d'étranglement 20) en fonction du
flux du débit;
- une face avant d'un piston régulateur (22) soumis à la charge d'un ressort et mobile
dans un alésage du boîtier communique avec la chambre à pression;
- une face arrière du piston régulateur (22) se projette dans une chambre (24) contenant
la pression de sortie;
- le piston régulateur (22) libère une liaison entre la chambre à pression et un canal
d'admission de la pompe (25) en fonction de la pression différentielle agissant sur
les deux faces,
caractérisé par les caractéristiques suivantes :
- dans la zone de l'alésage (15) comportant le piston à étranglement (17), la chambre
à pression (1) communique en permanence par un canal de déviatiion (18) avec un espace
à ressort (15A) du piston d'étranglement (17) et
- le piston d'étranglement (17) commande la section d'un canal d'étranglement (20)
reliant l'espace à ressort (15A) au canal de sortie (21).
2. Dispositif de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal de déviation (18) est coulé en forme de T dans un logement d'un
palier (10) et que la partie du canal (18A) qui est verticale par rapport à l'alésage
(15) est ouverte.
3. Dispositif derégulation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un alésage (26) dans la plaque de commande (8) permet d'agir sur le commencement
du mouvement du piston d'étranglement (17), et donc de la courbe caractéristique du
flux de refoulement.