Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Für die Druckmittelversorgung von Stell- und Schmierhydrau¬ liksystemen von εtufenlosen Getrieben oder Automatgetrieben werde Druckmittelpumpen benötigt. Solche Hydrauliksysteme müssen bereits im Leerlauf der Antriebsmaschine sicher und schnell funktionieren. Dies bedingt eine große Pumpe mit kleinen Leckverlusten. Eine sol¬ che Pumpe fördert jedoch bei Motorenddrehzahl sehr viel öl, das in diesem Betriebsbereich nicht benötigt wird. Dadurch wird die Steuerung der Getriebe groß und aufwendig. Bei hohen Drehzahlen entstehen hohe Verlustleistungen über längere Zeiträume, in denen keine Schaltungen vorgenommen werden.

Bekannt sind bisher Einrichtungen, die eine Konstantpumpe mit einem Speicher und einem Speicherladeventil enthalten. Dabei wird der Förderstrom der Pumpe drucklos zum Behälter umgeleitet, wenn der Speicher gefüllt ist. Auch bei diesem System werden bei hohen Drehzahlen große ölmengen umgewälzt.

Andere bekannte Steuereinrichtungen verwenden verstellbare Flügelzellenpumpen. Ein solches System ist wegen der erforder¬ lichen Verstell- und Regeleinrichtungen aufwendig und mit relativ hoher Reibung behaftet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckmittel¬ versorgungseinrichtung für die Stell- und Schmierhydraulik von Getrieben oder anderen Aggregaten zu schaffen, mit der nach einer kurzen Ansprechzeit eine große Druckmittelmenge zur Verfügung ge¬ stellt werden kann. In den Zeiträumen, in denen keine Stellbewe¬ gungen oder Schaltungen vorgenommen werden, sollen keine oder nur minimale Leistungsverluste entstehen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Eine Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des An¬ spruches 1 ist in der älteren Patentanmeldung P 33 34 697.6-15 vorgeschlagen. Diese Pumpe soll bei ihrer Verwendung als Sekundär¬ pumpe bei einem Ausfall der Primärpumpe eine sichere Ölversorgung für Schmier- und Kühlkreisläufe von Getrieben gewährleisten. Auch bei dieser Pumpe sollen die Leistungsverluste kleingehalten wer¬ den.

Die erfindungsgemäße Verwendung von mehreren Kolben, die ohne mechanische Andrückmittel nur durch einen Füll- oder Steuer¬ druck an das Hubelement andrückbar sind und die Verwendung von Einlaßrückschlagventilen mit auf einen bestimmten Wert vorgespann¬ ten Schließfedern bewirkt, daß die Kolben nur dann in Anlage an dem Hubelement gehalten sind, wenn ein bestimmter Fülldruck vor¬ handen ist. Ein solcher Druck wird nur dann angeregelt, wenn im Verbraucher ein solcher Druck angefordert wird. Das Andrücken der Kolben und damit das Fördern der Zylinder-Kolben-Einheiten wird sofort bewirkt, sobald Druckmittel unter Arbeitsdruck von dem Verbraucher angefordert wird.

Ist ein ausreichender Druck vorhanden, dessen Höhe um einen bestimmten Wert über dem Steuerdruck liegt, so wird die Ansaug¬ leitung der Kolben durch das Steuerventil abgesperrt. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Steuerventils ist es möglich, die Ansaugleitungen einzeln - oder auch in Gruppen - abzusperren oder aufzusteuern, so daß jeweils die für die Aufrechterhaltung des erforderlichen Arbeitsdruckes benötigte Anzahl von Zylinder- Kolben-Einheiten fördert.

Durch die unterschiedlich vorgespannten Schließfedern der Einlaßrückschlagventile der verschiedenen Zylinder-Kolben-Ein¬ heiten können die Kolben in einer bestimmten Reihenfolge an das Hubelement angedrückt werden. Dadurch kann die Pulsation auf einen niedrigen Wert gedrückt werden.

Der Fülldruck kann durch jede beliebige Fördereinrichtung erzeugt werden. Zweckmäßigerweise dient jedoch eine Zylinder- Kolben-Einheit, deren Kolben beispielsweise durch eine Feder in Anlage an dem Hubelement gehalten ist, zur Erzeugung des Steuer¬ druckes.

Ist in dem Verbraucher ein für eine Stell- oder Schaltbewe¬ gung ausreichender Druck vorhanden, und übersteigt dadurch der Druck in der Ansaugleitung einen bestimmten über dem Steuerdruck liegenden Wert, so wird über das Druckbegrenzungsventil und das Steuerventil eine Zylinder-Kolben-Einheit nach der anderen abge¬ schaltet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier, in einer Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Kolbenpumpe, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe.

Die Kolbenpumpe, die in der Zeichnung als Radialkolbenpumpe dargestellt ist, genauso aber eine Axialkolbenpumpe sein kann, weist mehrere Zylinder-Kolben-Einheiten 1, 2, 3, 4, 5 auf, deren Kolben 6 durch ein Hubelement 7 antreibbar sind. Das Hubelement 7 ist beispielsweise in der Form eines Exzenters auf einer Exzen¬ terwelle 8 angeordnet.

Jede Zylinder-Kolben-Einheit 1, 2, 3, 4, 5 weist ein Einla߬ rückschlagventil 9 auf, das mit einer Ansaugleitung 10 verbunden ist. ^' Außerdem weist jede Zylinder-Kolben-Einheit ein Auslaßrück-

schlagventil 11 auf, das über eine Sammeldruckleitung 12, die mit einem Druckmittelkreislauf mit einem integrierten Verbrau¬ cher 13 verbunden ist. Der Verbraucher 13 wird beispielsweise von Stell- oder Schalteinrichtungen eines Automatgetriebes gebildet und enthält bekannte Steuer-, Stell- und Schaltelemente, so daß eine nähere Darstellung des Verbrauchers nicht erforder¬ lich ist. Die Sammeldruckleitung 12 kann auch auf mehrere Ver¬ braucher aufgeteilt werden.

Die Kolben 6 der Zylinder-Kolben-Einheiten 1, 2, 3, 4, 5 werden nicht durch mechanische Andrückmittel, wie beispielsweise Druckfedern oder Halteklammern, an das Hubelement 7 angedrückt. Die Kolben 6 können vielmehr nur durch einen bestimmten Füll¬ oder Steuerdruck an das Hubelement 7 angedrückt werden.

Der Fülldruck kann von einer beliebigen Druckquelle er¬ zeugt werden, wie beispielsweise einer kleinen, mit der Exzenter¬ welle 8 umlaufenden Innenzahnradpumpe oder einem Speicher eines gesonderten Druckmittelkreises. Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Steuerdruck von einer Zylinder- Kolben-Einheit 14 erzeugt, deren Kolben 15 durch eine Druckfe¬ der 16 in Anlage an dem Hubelement 7 gehalten wird. Die Zylinder- Kolben-Einheit saugt über ein Einlaßrückschlagventil 17 Druck¬ mittel aus einem Behälter 18 an und förder über ein Auslaßrück¬ schlagventil 19 in die Sammeldruckleitung 12.

Wird in dem Verbraucher 13 kein unter Druck stehendes Druck¬ mittel benötigt, so fließt das von der Zylinder-Kolben-Einheit 14 geförderte Druckmittel über das nicht dargestellte Steuerventil des Verbrauchers 13 in die Leitung 10 zurück. Steigt in der Lei¬ tung 10 und damit auch in der Leitung 10.1 der Druck auf einen Wert, dessen Höhe einem von einer Schließfeder 20 des Einlaßrück¬ schlagventils 9 festgelegten Steuerdruck entspricht, so öffnet das Einlaßrückschlagventil 9, und der Kolben 6 wird in Anlage an das Hubelement 7 gedrückt. Damit beginnt die Zylinder-Kolben-Ein¬ heit 1 zu fördern.

Zweckmäßigerweise weisen die Schließfedern 20 der Einlaßrück¬ schlagventile 9 der einzelnen Zylinder-Kolben-Einheiten 1, 2, 3, 4, 5 unterschiedliche Vorspannungen auf, um eine Anpassung des geförderten Druckmittelstromes an den von dem Verbraucher 13 benötigten Druckmittelstrom zu erreichen. Die Vorspannungen der einzelnen Schließfedern 20 werden dabei so gewählt, daß die Kol¬ ben 6 der einzelnen Zylinder-Kolben-Einheiten in einer bestimm¬ ten Reihenfolge nacheinander an das Hubelement 7 angedrückt wer¬ den. Das Andrücken der Kolben 6 erfolgt beispielsweise in der Reihenfolge, in der die Zylinder-Kolben-Einheiten 1, 2, 3, 4, 5 in Fig. 1 beziffert sind. Dadurch wird die Pulsation des je¬ weiligen Gesamt-Druckmittelstromes auf einen kleinsten Wert re¬ duziert.

In der Ansaugleitung 10 ist zwischen dem Verbraucher 13 und den Einlaßrückschlagventilen 9 ein Steuerventil 21 angeordnet. Ein Steuerschieber 22 des Steuerventils 21 ist als Differential¬ kolben ausgebildet, der einen kleinen Kolbenbund 23 mit einer kleinen Kolbenfläche 24 und einen großen Kolbenbund 25 mit einer großen Kolbenfläche 26 aufweist. Die kleine Kolbenfläche 24 be¬ grenzt einen Ventilraum 27 an dessen einer Seite. In dem Ventil¬ raum 27 ist eine Druckfeder 28 angeordnet, die auf den Steuer¬ schieber 22 wirkt. In dem im wesentlichen zylinderförmigen Ven¬ tilraum 27 sind Steuernuten 29, 30, 31, 32, 33 angeordnet, deren Anzahl der Zahl der durch den Steuerdruck an das Hubelement 7 andrückbaren Kolben 6 der Zylinder-Kolben-Einheiten 1, 2, 3, 4, 5 entspricht. Die Ansaugleitung 10 ist an den Ventilraum 27 ange¬ schlossen. Teilleitungen 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5 der An¬ saugleitung 10 sind an die Steuernuten 29, 30, 31, 32, 33 ange¬ schlossen und verbinden diese mit den Einlaßrückschlagventilen 9 der Zylinder-Kolben-Einheiten 1, 2, 3, 4, 5.

An die Ansaugleitung 10 ist zwischen dem Verbraucher 13 und dem Steuerventil 21 ein Druckbegrenzungsventil 34 angeschlossen. Das Druckbegrenzungsventil 34 stellt in seiner, durch eine Fe¬ der 35 einstellbaren Neutralstellung eine Verbindung her von

einem an die große Kolbenfläche 26 des Steuerventils 21 angren¬ zenden Kolbenraum 36 über eine Steuerleitung 37 zu dem Behäl¬ ter 18. In seiner aus der NeutralStellung verschobenen Schalt¬ stellung stellt das Druckbegrenzungsventil 34 eine Verbindung her von der Ansaugleitung 10 über die Steuerleitung 37 zu dem Kolbenraum 36. In dieser Schaltstellung ist die Verbindung von dem Kolbenraum 36 über die Steuerleitung 37 zu dem Behälter 18 abgesperrt.

An die Ansaugleitung 10 ist außerdem ein weiteres, federbe¬ lastetes Druckbegrenzungsventil 38 angeschlossen, über das eine Verbindung von der Ansaugleitung 10 zu dem Behälter 18 herstell¬ bar ist.

Im folgenden wird die Funktion der Kolbenpumpe näher beschrieben: Wird die Exzenterwelle 8 angetrieben, so saugt die Zylinder-Kol¬ ben-Einheit 14 über ihr Einlaßrückschlagventil 17 Druckmittel aus dem Behälter 18 an und fördert es über das Auslaßrückschlagven¬ til 19 in die Sammeldruckleitung 12. Benötigt der Verbraucher 13 kein unter Druck stehendes Druckmittel, so fließt der Förderstrom der Zylinder-Kolben-Einheit 14 in die Leitung 10. Der Druck in der Ansaugleitung 10 steigt, bis er den Wert des Fülldruckes (z. B. 5 bar) erreicht. In der Folge öffnen die Einlaßrückschlag¬ ventile 9, die Kolben 6 werden an das Hubelement 7 angedrückt und die Zylinder-Kolben-Einheiten 1, 2, 3, 4, 5 beginnen zu för¬ dern. Da der Verbraucher 13 jedoch keinen Druck verbraucht, steigt der Druck in der Ansaugleitung 10 weiter, bis er den Wert des Ansprechdruckes (z. B. 6 bar) des Druckbegrenzungsventils 34 erreicht. Durch die Verschiebung dessen Ventilkolbens gegen die Kraft der Feder 35 wird die Verbindung hergestellt zwischen der Ansaugleitung 10 und dem Kolbenraum 36 des Steuerventils 21. Da¬ durch wird der Steuerschieber 22 in Fig. 1 nach links verschoben und dabei nacheinander die Kanäle 33, 32, 31, 30 und 29 geschlos¬ sen. Die Druckmittelzufuhr zu den Einlaßrückschlagventilen 9 wird unterbrochen und die Kolben 6 der Zylinder-Kolben-Einheiten 1, 2, 3, 4, 5 heben von dem Hubelement 7 ab. Die Fördermenge der Pumpe

nimmt ab bis zuletzt nur noch die Fördermenge der Zylinder-Kolben- Einheit 14 bleibt. Steigt der Druck weiter an, so wird das Druck¬ begrenzungsventil 38 beispielsweise bei einem Druck von 7 bar ge¬ öffnet und das Druckmittel fließt in den Behälter 18.

Wird in dem Verbraucher 13 unter Druck stehendes Druckmittel be¬ nötigt, so sinkt der Druck in der Ansaugleitung 10. Das Druck¬ begrenzungsventil 38 schließt. Ebenso wird der Ventilkolben des Druckbegrenzungsventils 34 durch die Feder 35 in Fig. 1 nach links verschoben, so daß die Verbindung von der Ansaugleitung 10 zu dem Kolbenraum 36 abgesperrt ist und eine Verbindung herge¬ stellt ist von dem Kolbenraum 36 über die Steuerleitung 37 zu dem Behälter 18. Der Steuerschieber 22 des Steuerventils 21 wird durch die Druckfeder 28 und durch den noch in der Ansauglei¬ tung 10 herrschenden Druck nach rechts verschoben und die Steuer¬ nuten 29, 30, 31, 32, 33 werden aufgesteuert. Steigt jetzt durch die Druckmittelzufuhr der Zylinder-Kolben-Einheit 14 der Druck in der Ansaugleitung 10 über den Fülldruck, d. h. den Öffnungs¬ druck der Einlaßrückschlagventile 9, so werden die Kolben 6 der Zylinder-Kolben-Einheiten 1, 2, 3, 4, 5 in der durch die Vor¬ spannung ihrer Schließfedern 20 vorgegebenen Reihenfolge an das Hubelement 7 angedrückt und fördern über die Auslaßrückschlag¬ ventile 11 in die Sammeldruckleitung 12.

Wird in dem Verbraucher 13 weniger Druckmittel benötigt als von den Zylinder-Kolben-Einheiten gefördert wird, so steigt der Druck in der Ansaugleitung 10 solange an, bis das Druckbegren¬ zungsventil 34 aufgesteuert wird und eine Verbindung herstellt zwischen der Ansaugleitung 10 und dem Kolbenraum 36. Durch den auf die große Kolbenfläche 26 einwirkenden Druck wird der Steuer¬ schieber 22 entgegen der Kraft der Druckfeder 28 in Fig. 1 nach links verschoben und sperrt die Steuernuten 33, 32, 31, 30, 29 und dadurch den Zufluß von Druckmittel, dessen Druck über dem eine Förderung der Zylinder-Kolben-Einheiten ermöglichenden Steuerdruck liegt. Dadurch erfolgt die Abschaltung der Zylinder- Kolben-Einheiten 1, 2, 3, 4, 5 in einer Reihenfolge, die der

Reihenfolge der Zuschaltung entgegengesetzt ist. Wenn die Zylin¬ der-Kolben-Einheiten 1, 2, 3, 4, 5 kein Druckmittel mehr erhalten, bleiben ihre Kolben 6 in ihrer oberen Endlage stehen. Die Förder¬ menge der Kolbenpumpe wird auf das erforderliche Maß reduziert. Da die Kolben 6 nicht mehr in Anlage an dem Hubelement 7 stehen, sind mechanische Verluste ausgeschlossen.

übersteigt der Druck in der Ansaugleitung 10 einen bestimm¬ ten, über dem Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 34 lie¬ genden Wert, obwohl die Zylinder-Kolben-Einheiten 1, 2, 3, 4, 5 abgeschaltet sind, so öffnet das Druckbegrenzungsventil 38, und der Überschußström fließt in den Behälter 18.

Ist in dem Hydraulikkreislauf des Verbrauchers 13 oder eines nicht dargestellten benachbarten Verbrauchers eine weitere Druck¬ quelle, wie beispielsweise ein Speicher oder eine Lenkpumpe, vor¬ handen, so können die Leistungsverluste der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe weiter verringert werden. Dies ist dadurch möglich, daß auch der Kolben 15 der Zylinder-Kolben-Einheit 14, der bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 zur Erzeugung des Steuer¬ druckes dient, von dem Hubelement abhebbar ausgeführt wird.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform dargestellt, in der ein Kolben 39 der Zylinder-Kolben-Einheit 40 durch den Druck in einer Steuerleitung 41 von dem Hubelement 7 abhebbar ist. Die Steuer¬ leitung 41 überträgt den von der weiteren, nicht dargestellten Druckquelle erzeugten Druck auf eine Axialfläche 42 des Kol¬ bens 39. Durch den von der weiteren Druckquelle erzeugten und auch dem Verbraucher 13 zur Verfügung stehenden Druck kann da¬ durch auch die Zylinder-Kolben-Einheit 40 abgeschaltet werden. Erst bei einem Ausfall der weiteren Druckquelle wird der Kol¬ ben 39 durch eine Druckfeder 43 zur Anlage an das Hubelement 7 gebracht. Die Zylinder-Kolben-Einheit 40 übernimmt dann die Funk¬ tion einer Einrichtung zur Erzeugung eines Steuerdruckes.

Bezugszeichen

1 Zylinder-Kolben-Einheit 34 Druckbegrenzungsventil

2 Zylinder-Kolben-Einheit 35 Feder

3 Zylinder-Kolben-Einheit 36 Kolbenraum

4 Zylinder-Kolben-Einheit 37 Steuerleitung

5 Zylinder-Kolben-Einheit 38 Druckbegrenzungsventil

6 Kolben 39 Kolben

7 Hubelement 40 Zylinder-Kolben-Einheit

8 Exzenterwelle 41 Steuerleitung

9 Einlaßrückschlagventil 42 Axialfläche

10 Ansaugleitung 43 Druckfeder 1 Auslaßrückschlagventil 2 Sammeldruckleitung 3 Verbraucher 4 Zylinder-Kolben-Einheit 5 Kolben 6 Druckfeder 7 Einlaßrückschlagventil 8 Behälter 9 Auslaßrückschlagventil 0 Schließfeder 1 Steuerventil 2 Steuerschieber 3 Kleiner Kolbenbund 4 Kleine Kolbenfläche 5 Großer Kolbenbund 6 Große Kolbenfläche 7 Ventilraum 8 Druckfeder 9 Steuernut 0 Steuernut 1 Steuernut 2 Steuernut 3 Steuernut