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Title:
POSITIVE-DISPLACEMENT PUMP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/019629
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a positive-displacement pump to feed pressurized fluid from a container to a consumer, especially to the power steering system of a motor vehicle, wherein a pump package (2) with a rotor (3), a cam ring (4) and several sliders (5) is arranged inside a housing (1). A bypass flow regulating valve (11) with a piston (11A) is used to regulate the useful flow. A throttle of the bypass flow regulating valve (11) is formed by a diaphragm (12) that is fixed to the housing and which has an adjustable cross section area. Said cross section area of the diaphragm (12) becomes larger when the pressure exerted on the diaphragm (12) is increased. The diaphragm (12) is arranged in such a way that it cannot be displaced in relation to the housing (1). The piston can only be displaced by the force of a spring (15) when pressure is exerted on the diaphragm (12) so that the cross section area of the diaphragm (12) can change depending on the pressure being exerted. The piston is advantageously shaped as a control rod (13) which can be displaced in relation to the diaphragm (12) and independently from the piston (11A) of the bypass flow regulating valve (11). This enables the feed flow to be regulated even at low rotational speeds.

Inventors:
MERZ JOHANN (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/006401
Publication Date:
April 22, 1999
Filing Date:
October 09, 1998
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
MERZ JOHANN (DE)
International Classes:
B62D5/07; B62D5/06; F04C2/344; F04C14/26; F04C15/06; (IPC1-7): F04C15/04; F04C2/344
Foreign References:
DE4433598A11996-03-28
DE4101210A11991-07-18
US4251193A1981-02-17
GB716462A1954-10-06
DE4119207A11991-12-19
DE4101210A11991-07-18
Attorney, Agent or Firm:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Friedrichshafen, DE)
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Friedrichshafen, DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verdrängerpumpe zum Fördern von Druckmittel aus einem Behälter zu einem Verbraucher, insbesondere einer Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge, mit folgenden Merkma len : Im Inneren eines Gehäuses (1) ist ein Pumpenpaket (2), enthaltend einen Rotor (3), einen Kurvenring (4) und mehrere Arbeitsschieber (5), eingesetzt, zwischen dem Kurvenring (4) und dem Rotor (3) sind durch die Arbeitsschieber (5) unterteilte Arbeitskam mern gebildet, die in axialer Richtung durch Steuer platten (8,9) begrenzt sind, ein BypassStromregelventil (11) mit einem Kol ben (11A) dient zur Regelung eines Nutzstromes, eine Drossel des BypassStromregelventils (11) ist durch eine Blende (12) gebildet, die eine veränderbare Querschnittsfläche aufweist, die Querschnittsfläche ist in Abhängigkeit von der Verschiebung eines gegen die Kraft einer Feder (15) verschiebbaren Kolbens veränderbar, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Merkmale : Die Querschnittsfläche der Blende (12) wird bei an steigendem, an der Blende (12) anstehendem Druck ver größert, der Kolben ist durch einen an der Blende (12) anste henden Druck ausschließlich gegen die Kraft der Fe der (15) verschiebbar, so daß die Querschnittsfläche der Blende (12) druckabhängig veränderbar ist.
2. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Merkmale : Die Blende (12) ist gegenüber dem Gehäuse (1) unver schiebbar angeordnet, der Kolben ist als Regelstift (13) ausgebildet und wirkt mit der Blende (12) zusammen, der Regelstift (13) ist relativ zu der Blende (12) verschiebbar, der Regelstift (13) ist unabhängig von dem Kol ben (11A) des BypassStromregelventils (11) verschieb bar, der Regelstift (13) weist an seinem einen Ende eine profilierte Spitze (14) auf, der Regelstift (13) ist an seinem anderen Ende, auf seiner der profilierten Spitze abgewandten Seite, durch die Kraft der Feder (15) in Richtung auf eine Verkleinerung der Querschnittsfläche der Blende (12) beaufschlagt.
3. Verdrängerpumpe nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spitze (14) des Regel stiftes (13) in der Form eines Kegelstumpfes ausgebildet ist.
4. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Merkmale : Die Blende (12) ist gegenüber dem Gehäuse (1) unver schiebbar angeordnet, der Kolben ist als Regelkolben (19) ausgebildet und wirkt mit der Blende (12) zusammen, der Regelkolben (19) weist an seinem der Blende (12) zugewandten Ende eine im wesentlichen ebene Stirnflä che mit einer Ausnehmung (20) auf, die seine Stirnflä che mit seiner Umfangsfläche verbindet.
5. Verdrängerpumpe nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ausnehmung (20) des Regelkolbens (19) in der Form eines Querschlitzes ausgebil det ist.
6. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein die Fe der (15) enthaltender Raum (16) an der der profilierten Spitze (14) abgewandten Seite des Regelstiftes (13) bzw. an der der Stirnfläche abgewandten Seite des Regelkolbens (19) durch einen Kanal (17) mit einem Niederdruckraum verbunden ist.
7. Verdrängerpumpe nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Niederdruckraum ein Saugraum der Verdrängerpumpe ist.
Description:
Verdrängerpumpe Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe zum För- dern von Druckmittel aus einem Behälter zu einem Verbrau- cher, insbesondere einer Hilfskraftlenkung für Kraftfahr- zeuge. Im Inneren eines Gehäuses ist ein Pumpenpaket, be- stehend aus einem Rotor, einem Kurvenring und mehreren Ar- beitsschiebern, eingesetzt. Die Arbeitsschieber können bei- spielsweise als Flügel einer Flügelzellenpumpe oder als Rollen einer Rollenzellenpumpe ausgebildet sein. Zwischen dem Kurvenring und dem Rotor sind Arbeitskammern gebildet, die durch die Arbeitsschieber unterteilt sind und die in axialer Richtung durch Steuerplatten begrenzt sind. Ein Bypass-Stromregelventil dient zur Regelung eines Nutzstro- mes. Eine Drossel des Bypass-Stromregelventils ist durch eine Blende gebildet, die eine veränderbare Querschnitts- fläche aufweist. Dabei ist die Querschnittsfläche in Abhän- gigkeit von der Verschiebung eines gegen die Kraft einer Feder verschiebbaren Kolbens veränderbar.

Eine derartige Verdrängerpumpe ist bekannt aus der DE-A1-41 01 210. Bei dieser Pumpe ist die Drosselblende des Bypass-Stromregelventils an einem beweglichen Kolben ange- ordnet. Dadurch regelt das Stromregelventil die Verdränger- pumpe mit einer fallenden Strömungscharakteristik. Dies bedeutet, daß der Förderstrom der Pumpe bei steigender Drehzahl abgeregelt wird. Der geringere Förderstrom bewirkt einen geringeren Durchlaufdruck im Lenksystem und damit eine Absenkung der Leistungsaufnahme.

Bei derartigen Pumpen tritt der Effekt der verringer- ten Leistungsaufnahme jedoch nur bei höheren Drehzahlen ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit ein- fachen Mitteln eine Verdrängerpumpe zu schaffen, bei der eine Regelung auf einen höheren Abregelstrom bei einem Druckanstieg sehr schnell erfolgt. Insbesondere soll die Regelung auch bei kleineren Drehzahlen eintreten.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekenn- zeichnete Verdrängerpumpe gelöst. Dazu wird die Quer- schnittsfläche der Blende (12) bei ansteigendem, an der Blende (12) anstehendem Druck vergrößerbar ausgeführt. Der Kolben ist durch einen an der Blende anstehenden Druck aus- schließlich gegen die Kraft der Feder verschiebbar, so daß die Querschnittsfläche der Blende druckabhängig veränderbar ist. Der Kolben kann sich dadurch leicht und schnell in Abhängigkeit vom Förderdruck einstellen. Bei niederen Drink- ken, beispielsweise bei 4 bar, befindet sich der Kolben in einer Position, in der die Querschnittsfläche der Blende teilweise verschlossen ist. Bei steigendem Druck beginnt sich der Kolben gegen die Kraft der Feder zu verschieben.

Dabei wird die offene Querschnittsfläche der Blende vergrö- ßert.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Er- findung sind in dem Unteranspruch angegeben. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Blende gegenüber dem Gehäuse unverschiebbar angeordnet wird. Der Kolben wird dann als Regelstift ausgebildet und wirkt mit der Blende zusammen.

Dabei ist der Regelstift relativ zu der Blende und unabhän- gig von dem Kolben des Bypass-Stromregelventils verschieb-

bar. Der Regelstift weist an seinem einen Ende eine profi- lierte Spitze auf und ist an seinem anderen Ende, auf sei- ner der profilierten Spitze abgewandten Seite, durch die Feder in Richtung auf eine Verkleinerung der Querschnitts- fläche der Blende beaufschlagt. Zweckmäßigerweise ist die Spitze als Kegelstumpf ausgebildet.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Blende ebenfalls gegenüber dem Gehäuse unverschiebbar angeordnet.

Der Kolben ist jedoch als Regelkolben ausgebildet und wirkt mit der Blende zusammen. Der Regelkolben weist an seinem der Blende zugewandten Ende eine im wesentlichen ebene Stirnfläche mit einer Ausnehmung auf, die seine Stirnfläche mit seiner Umfangsfläche verbindet. Die Ausnehmung des Re- gelkolbens ist zweckmäßigerweise in der Form eines Quer- schlitzes ausgebildet.

Um eventuell austretendes Lecköl aus dem Raum, der die Feder enthält, zu entfernen, ist dieser Raum durch einen Kanal mit einem Niederdruckraum verbunden ist. Der Nieder- druckraum kann durch die Umgebung der Pumpe oder durch ei- nen Saugraum der Verdrängerpumpe gebildet sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläu- tert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Verdrängerpumpe in einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 einen Teilschnitt durch die Verdrängerpumpe im Bereich des Regelkolbens in einem zweiten Ausführungs- beispiel.

Die Erfindung wird anhand des Beispieles einer Flügel- zellenpumpe beschrieben. Mit gleicher Wirkung kann die Er- findung jedoch auch bei anderen Verdrängerpumpen, bei- spielsweise bei Rollenpumpen, angewendet werden.

In einem Gehäuse 1 ist ein Pumpenpaket 2 eingesetzt, das aus einem Rotor 3, einem Kurvenring 4 und mehreren Ar- beitsschiebern 5 besteht. Der Rotor 3 ist über eine An- triebswelle 6 in einem Lagergehäuse 7 gelagert.

Zwischen den Arbeitsschiebern 5 und dem Kurvenring 4 sind nicht dargestellte Arbeitskammern in der Form von Ver- drängerzellen gebildet, die an ihren beiden axialen Seiten von zwei Steuerplatten 8 und 9 begrenzt sind. In den Steu- erplatten 8 und 9 sind in bekannter Weise Drucköffnungen 10 und nicht dargestellte Saugöffnungen vorgesehen.

Ein Bypass-Stromregelventil 11 ist in bekannter Weise in dem Gehäuse 1 angeordnet. Eine Blende 12 des Bypass- Stromregelventils 11 ist in der einen Stirnplatte 9 ange- ordnet, die zwischen dem Pumpenpaket 2 und dem Lagergehäu- se 7 liegt.

Mit der Blende 12 wirkt ein Regelstift 13 zusammen.

Der Regelstift 13 weist an seinem einen Ende eine profi- lierte Spitze 14 auf. Die Spitze 14 ist vorzugsweise in der Form eines Kegelstumpfes ausgebildet. An seinem anderen Ende ist der Regelstift 13 durch eine Feder 15 beauf- schlagt, die in einem Raum 16 eingesetzt ist. Der Raum 16 ist über einen Kanal 17 mit einem Niederdruckraum 18 der Verdrängerpumpe verbunden, der zweckmäßigerweise der Saug- raum der Pumpe ist.

Die Feder 15 beaufschlagt den Regelstift 13 in Rich- tung auf seine Spitze 14, so daß die kegelstumpfförmige Spitze 14 im Bereich der Blende 12 nur eine relativ kleine Querschnittsfläche der Blende 12 offen läßt. Dieser Zustand stellt sich bei kleineren Drücken von beispielsweise 4 bar ein. Steigt der Druck in der Drucköffnung 10 an, so beginnt sich der Regelstift 13 gegen die Kraft der Feder 15 in den Raum 16 hinein zu verschieben. Dabei wird die offene Quer- schnittsfläche der Blende 12 vergrößert, so daß der Förder- strom der Verdrängerpumpe ansteigen kann.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist anstelle des Regelstiftes 13 ein Regelkolben 19 eingesetzt, der an sei- nem der Blende 12 benachbarten Ende eine im wesentlichen ebene Stirnfläche aufweist. Eine Ausnehmung 20 verbindet an diesem Ende des Regelkolbens 19 die Stirnfläche mit seiner Umfangsfläche. Dadurch ist in Ausgangsstellung des Regel- kolbens 19, in der seine Stirnfläche an der Steuerplatte 9 anliegt, ein relativ kleiner Durchflußquerschnitt von der Blende 12 geöffnet. Sobald der Regelkoben 19 gegen die Kraft der Feder 15 in den Raum 16 hinein verschoben wird, öffnet sich relativ schnell ein größerer Durchflußquer- schnitt, so daß der Förderstrom der Verdrängerpumpe anstei- gen kann.

Bei den beiden Ausführungsbeispielen ist die Blende 12 gegenüber dem Gehäuse 1 unverschiebbar angeordnet. Mit gleicher Wirkung kann die Blende jedoch an dem Kolben, bei- spielsweise an dem Regelkolben 19, angeordnet sein. Die Blende wirkt dann mit einer in dem Gehäuse 1 ausgebildeten Steuerkante zusammen. Diese Ausführungsform ist leicht vor-

stellbar und wird deshalb nicht näher beschrieben oder dar- gestellt.

Bei den beiden Ausführungsbeispielen ist die Blende 12 als Bohrung in der Steuerplatte 9 ausgeführt. Mit gleicher Wirkung kann die Blende jedoch in einem getrennten Drossel- einsatz in der Steuerplatte 9 angeordnet sein.

Bezugszeichen 1 Gehause 2 Pumpenpaket 3 Rotor 4 Kurvenring 5 Arbeitsschieber 6 Antriebswelle 7 Lagergehause 8 Steuerplatte 9 Steuerplatte 10 Drucköffnung 11 Bypass-Stromregelventil 11A Kolben 12 Blende 13 Regelstift 14 Spitze 15 Feder 16 Raum 17 Kanal 18 Niederdruckraum 19 Regelkolben 20 Ausnehmung