DE3313390A1

DE3313390A1 - Oelpumpenanordnung

Info

Publication number: DE3313390A1
Application number: DE19833313390
Authority: DE
Inventors: Masaya Higashimatsuyama Saitama Nikaido
Original assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Current assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Priority date: 1982-04-19
Filing date: 1983-04-13
Publication date: 1983-10-27
Also published as: DE3313390C2; KR870001238Y1; KR840004478A; IT1160789B; IT8320637A0; JPH0541837B2; JPS58180790A; US4538966A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Ö!pumpenanordnung, insbesondere eine ö!pumpenanordnung mit einem Paar von Pumpen und einer Steuereinheit zur selektiven Zuführung eines unter Druck stehenden Fluids von den ölpumpen zu einer mit Druckfluid betätigten Vorrichtung.

In Kraftfahrzeugen sind Servolenkungssysteme eingebaut/ um die Anstrengungen des Fahrers zu verringern, die zum Drehen von schweren Steuerrädern erforderlich sind. Die beim Servolenkungssystem verwendete Hydraulikquelle weist eine Pumpe auf, die von dem Kraftfahrzeugmotor angetrieben ist. Die von der Pumpe unter Druck abgegebene Menge eines Fluids schwankt in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors. Somit ist es erforderlich, daß die Pumpe ein Leistungsvermögen besitzt, um das Fluid in ausreichend großen Mengen zu liefern, um die mit Druckfluid betätigte Vorrichtung zu betätigen, z. B. ein Servo- ²^ lenkungsgetriebe, auch wenn der Motor bei niedrigen Drehzahlen läuft, d. h. wenn die Menge des von der Pumpe abgegebenen Fluids klein ist.

Bei einer derartigen Einstellung des Pumpenleistungsvermögens wird die Pumpe das Fluid in unnötig großen Mengen liefern, wenn der Motor bei hohen Drehzahlen läuft. Die Pumpenkapazität führt somit zu einer unnötigen Zirkulation des Fluids durch das Servolenkungssystem. Die zum Antreiben der Pumpe verbrauchte Motorleistung steigt bis zu dem Punkt an, wo die Treibstoffersparnis des Motors in nachteiliger Weise beeinträchtigt wird. Die oben angegebene Pumpenanordnung ist daher vom Standpunkt der Energieeinsparung unerwünscht.

Zur Vermeidung einer derartigen Schwierigkeit hat man bisher an eine Pumpenanordnung gedacht, die zwei Pumpen kleiner Kapazität in Kombination mit einer Steuereinheit aufweist, um selektiv ein Fluid von den Pumpen der mit Druckfluid betätigten Vorrichtung zuzuführen. Unter normalen Bedingungen ist nur eine der Pumpen in Betrieb,um einen Fluiddruck zu liefern, während die andere Pumpe unter keiner Last an einen Fluidtank angeschlossen ist, so daß die Anforderungen der Leistungsaufnahme reduziert werden. Wenn der Bedarf entsteht, wird die Steuereinheit so betätigt, daß beide Pumpen unter Druck stehendes Fluid abgeben, wobei die Strömungen kombiniert und dem Servolenkungsgetriebe zugeführt werden. Es sind verschiedene Einrichtungen bekannt, um die Menge an Fluid zu steuern, das unter Druck zugeführt wird. Eine Steuereinrichtung umfaßt ein Motodrehzahl-Abtastsystem, bei dem die Menge an Fluidströmung abgetastet wird, wenn die Motordrehzahl niedrig ist oder wenn die Menge an Fluidabgabe von der Pumpe klein ist, um es zu ermöglichen, daß die beiden Pumpen eine kombinierte Strömung von Fluid unter Druck liefern. In Abhängigkeit von einem Druckabtastsystem werden die beiden Pumpen so betätigt, daß sie eine kombinierte Fluidströmung in Abhängigkeit von der Abtastung eines aufgebauten Druckes liefern, der sich in der Fluidzuführungspassage nur dann ausbildet, wenn das Servolenkungsgetriebe betätigt oder unter Last gesetzt wird, unabhängig von der Motordrehzahl. Bei einem anderen System handelt es sich um eine Kombination der obigen beiden Systeme, unter Verwendung ihrer Vorteile. Diese bekannten Systeme werden selektiv verwendet, um eine Anpassung an einen speziellen Anwendungsfall vorzunehmen. Die oben angegebene Steuereinheit ist erforderlich, um die Passagenumschaltfunktion zu haben, um die selektive Umschaltung zwischen den von den Pumpen ausgehenden

Passagen vorzunehmen, sowie die Durchflußmengen-Steuerfunktion zu haben, um die Menge an strömendem Fluid zu dem Servolenkungsgetriebe unterhalb eines vorgegebenen Wertes zu halten. Es entspricht allgemeiner Praxis, diese

Funktionen unter Verwendung eines Paares von Steuerventilen und Fluiddurchgängen zur Kombination der Steuerventile durchzuführen.

Bei der Konstruktion einer ö!pumpenanordnung der beschriebenen Art ist es wichtig, daß die beiden Pumpen, die beiden Steuerventile und die Verbindungsdurchgänge in einem einzigen Pumpenkörper in einer Art und Weise angeordnet sind, die einen wirksamen Betrieb ermöglicht, und daß die Teile leicht bearbeitet und zusammengebaut werden können, um eine Verringerung der Herstellungskosten zu erreichen.

Dementsprechend besteht ein Bedarf an Ölpumpenanordnungen, die einen einfachen Aufbau haben, leicht zusammengebaut werden können und geringe Größe und kleines Gewicht besitzen. Diese Anforderungen werden insbesondere für Servolenkungseinheiten gestellt, die in einem kleinen Raum, wie z. B. einem Motorraum zu montieren sind.

Um diesen obigen Erfordernissen Rechnung zu tragen, ist es im allgemeinen erforderlich, daß die Montage der Pumpen auf einer gemeinsamen Antriebswelle im Pumpenkörper vereinfacht wird, und zwar unter Berücksichtigung der konstruktiven Zusammenhänge zwischen den Pumpen, den Fluidpassagen von den Pumpen und den Steuerventilen zur Steuerung der Strömung des Fluids. Die Steuereinheiten variieren in großem Umfang hinsichtlich ihres Aufbaus von einem Abtastsystem zum anderen. Es ist somit wünsehenswert, daß die Teile, insbesondere der Pumpenkörper, so konstruiert sind, daß sie für unterschiedliche Konstruktionen von Steuereinheiten eingesetzt werden können, um auf diese Weise die Möglichkeiten einer Massenherstellung zu erhöhen.

Unter Berücksichtigung der oben erörterten Probleme und Anforderungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ö!pumpenanordnung anzugeben, die einen vereinfachten

Aufbau besitzt, aus einer verringerten Anzahl von Teilen besteht, so daß Pumpen in einem Pumpenkörper zusammengebaut werden können, wobei diese Teile in äußerst einfacher Weise bearbeitet und zusammengebaut werden können, so daß eine in hohem Maße effiziente Massenproduktion möglich ist*

Weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Ölpumpenanordnung zu schaffen, die sich mit geringeren Kosten herstellen läßt und kleine Abmessungen sowie geringes Gewicht besitzt. Weiteres Ziel der Erfindung ist es , die Ölpumpenanordnung so auszubilden, daß sie eine Energieeinsparung ermöglicht, zuverlässig im Betrieb und dauerhaft in der Konstruktion ist.

Gemäß der Erfindung wird eine Ö!pumpenanordnung angegeben, die eine Pumpenkörperanordnung besitzt, die aus einem Paar von vorderen und hinteren Pumpenkörpern besteht, wobei der hintere Pumpenkörper in einem Pumpengehäuseraum ein Paar von Pumpen aufnimmt, die jeweils einen Pumpeneinsatz mit einem Rotor besitzen, der auf einer gemeinsamen Antriebswelle gelagert ist, die ihrerseits drehbar im vorderen Pumpenkörper gelagert ist. Ferner ist ein an der Rotor angepaßter Nockenring vorgesehen. Eine einzige Gleitwand ist axial verschiebbar zwischen den Pumpeneinsätzen oder Pumpenpatronen angeordnet. Eine Druckplatte befindet sich zwischen einem der Pumpeneinsätze entfernt vom vorderen Pumpenkörper und einer Pumpenauslaß-Druckkammer, die am Boden des Pumpengehäuseraumes ausgebildet ist und mit einem Hauptdurchgang in Verbindung steht, durch den eine der Pumpen mit einer Auslaßöffnung in Verbindung steht. Die andere Pumpe wird selektiv über ein Zweirichtungs-Steuerventil

mit dem Hauptdurchgang verbunden.
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Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die bei-

-δι liegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch eine

Ö!pumpenanordnung gemäß der Erfindung; Fig. 2, 3 und 4 Querschnitte durch die Anordnung gemäß

Fig. 1 längs der Linien H-II, IH-III, bzw. IV-IV;

Fig. 5 einen Querschnitt durch den hinteren

Körper zur Erläuterung eines Hauptdurchganges, der zu einer Auslaßöffnung führt; Fig. 6,7,8 und 9 Querschnitte durch eine Drehzahl- und Druckabtast-Steuereinheit zur Erläuterung von aufeinanderfolgenden Betriebs-Positionen;

Fig. 10 ein Diagramm zur Erläuterung des Zusammenhanges zwischen der Strömungsmenge des Fluids und der Pumpen-Drehzahl;

Fig. 11 ein Diagramm zur Erläuterung des Zu-

sammenhanges zwischen dem Energiever

brauch und der Pumpendrehzahl; und in

Fig. 12 ein Diagramm zur Erläuterung des Zusammenhanges zwischen dem Energieverbrauch und dem Auslaßfluiddruck. 25

Die Erfindung ist besonders nützlich in Form einer Ausführung einer Ö!pumpenanordnung gemäß Fig. 1 bis 5 zur Durchflußmengensteuerung in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem abgetasteten Druck.
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Die Ö!pumpenanordnung hat einen Pumpenkörperaufbau, der aus einem vorderen Körper 1 und einem hinteren Körper 2 besteht und ein Paar von ersten und zweiten Pumpen 3 und 4 kleiner Auslaßkapazität sowie ein Paar von ersten und zweiten Steuerventilen 5 und 6 aufnimmt, um die Mengen oder Durchsätze an Fluid zu steuern, die unter Druck von den ersten und zweiten Pumpen 3 und 4 abgegeben werden. Die ersten und zweiten Pumpen 3 und 4 und die ersten und

zweiten Steuerventile 5 und 6 sind über Fluidpassagen oder Fluiddurchgänge verbunden. Um die Fähigkeit zur Energieeinsparung zu erhöhen, sollte die als Hauptpumpe dienende erste Pumpe 3 für einen kleineren Durchsatz an Auslaßfluid ausgelegt sein als der Durchsatz an Auslaßfluid der zweiten Pumpe 4. Die erste Pumpe kann jedoch auch eine Auslaßkapazität haben, die ebenso groß wie oder größer als die der zweiten Pumpe 4 ist.

Gemäß der Erfindung ist die Hauptpumpe oder erste Pumpe 3 im hinteren Körper 2 montiert, und die Hilfspumpe oder zweite Pumpe 4 ist auch im vorderen Körper 1 montiert, und zwar dichter an diesem als die erste Pumpe 3 am hinteren Körper 2, was die Pumpenanordnung einfach macht. Die Pumpen 3 und 4 werden von einer gemeinsamen Antriebswelle 7 angetrieben, die vom vorderen Körper 1 drehbar gelagert ist.

Genauer gesagt, hat, wie in Fig. 1 und 3 dargestellt, der hintere Körper 2 einen unten angeordneten zentralen Pumpengehäuseraum 8, der sich zum vorderen Körper 1 öffnet. Die ersten und zweiten Pumpen 3 und 4 sind im Pumpengehäuseraum 8 angeordnet und axial hintereinander in Positionen im Abstand vom Pumpengehäuseraum 8 montiert. Die Pumpen 3 und 4 werden für ihre Pumpwirkung von der gemeinsamen Antriebswelle 7 angetrieben, die durch ein zentrales Loch 1a im vorderen Körper 1 eingesetzt ist. Die Antriebswelle 7 ist von einem Paar von Lagern 9 und drehbar gelagert, die in dem zentralen Loch 1a in axialen Abständen voneinander montiert sind. Außerdem ist eine Öldichtung 11 im zentralen Loch 1a angeordnet, welche die Antriebswelle 7 umgebend vorgesehen ist.

Jede der ersten und zweiten Pumpen 3 und 4 hat einen herkömmlichen FlügeIradaufbau und ist z. B. mit K eilnuten am inneren Endteil der Antriebswelle 7 befestigt. Die ersten und zweiten Pumpen 3 und 4 weisen erste und zweite Pumpenpatronen oder Pumpeneinsätze 14 bzw. 15 auf,

-ΙΟΙ die jeweils aus einem Rotor 12 mit einer Vielzahl von radialen Schaufeln oder Flügeln 12a und einem Nockenring oder einer Nockentrommel 13 bestehen, die an den darin angeordneten Rotor 12 angepaßt ist und eine eine Pumpenkammer bildende Nockenfläche besitzt.

Eine einzelne Gleitwand 16 ist axial verschiebbar zwischen den Pumpeneinsätzen 14 und 15 dazwischengeschaltet und wird gemeinsam von den Pumpen 3 und 4 verwendet.

Der Pumpengehäuseraum 8 hat in seinem Boden eine Druckkammer 17 an einer Auslaßöffnung der ersten Pumpe 3, um in diese ein unter Druck stehendes Fluid von der ersten Pumpe 3 einzuführen, wobei die Druckkammer 17 die Form einer Aussparung mit einem kleineren Durchmesser als der Pumpengehäuseraum 8 besitzt. Eine Druckplatte 18 ist zwischen die Druckkammer 17 und den ersten Pumpeneinsatz 14 dazwischengeschaltet. Wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, steht die Druckkammer 17 mit einer Auslaßöffnung 24 am hinteren Ende des hinteren Körpers 2 über einen Hauptdurchgang 23 mit einer Durchgangspassage 19 sowie Durchgangslöchern 20, 21 und 22 in Verbindung.

Der vordere Körper 1 besitzt ein Zylinderteil 1b, das in die Öffnung des Pumpengehäuseraumes 8 im hinteren Körper 2 eingepaßt ist und dieses abschließt. Das Zylinderteil 1b besitzt ein inneres Ende, das in einer gegen eine Seitenfläche des zweiten Pumpeneinsatzes 15 gehaltenen Position letzteren in seiner Stellung lagert. Der vordere Körper 1 dient als Druckplatte für die zweite Pumpe 4 und hat einen Hilfsdurchgang 25, der außerdem als Druckkammer an einer Auslaßöffnung der zweiten Pumpe 4 dient, um den Fluiddruck von der zweiten Pumpe 4 zum Steuerventil 5 zu führen, das die Funktion der Umschaltung von Fluiddurchgängen besitzt.

Wie in Fig. 1 und 3 dargestellt, hat der Pumpengehäuseraum 8 in seiner die ersten und zweiten Pumpenpatronen oder Pumpeneinsätze 14 und 15 umgebenen Innenwand eine

X Druckkammer 28 bei Ansaugöffnungen der Pumpen, welche das Arbeitsfluid von einer Ansaugöffnung 36 , die in einer Seite des hinteren Körpers 2 ausgebildet ist, durch Durchgangspassagen 27a und 27b führt. Mit dem Bezugszeichen 29 sind Positionierungsstifte bezeichnet, um die Pumpeneinsätze 14 und 15, die Gleitwand 16, die Druckplatte 18 und den vorderen Körper 1 in Rotationsrichtung zu positionieren. Die Bauteile der Pumpen 3 und 4 sind nicht ausgefluchtet mit der Rotationsrichtung gehalten, um Schwingungen der Auslaßdrucke von den Pumpen außer Phase zu liefern, um eine glatte Pumpenwirkung zu erzielen.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Pumpenanordnung dient der vordere Körper 1 zugleich als eine der Druckplatten. Die Pumpeneinsätze 14 und 15 und die dazwischengeschaltete Gleitwand 16 sind sandwichartig zwischen dem vorderen Körper 1 und der Druckplatte 18 angeordnet, und zwar unter einer sich zwischen ihnen ausbildenden Druckdifferenz. Jegliche elastische Einrichtung, wie z. B. Federn, die herköinmlicherweise verwendet werden, um die Druckplatten gegen die Pumpeneinsätze zu drücken, können weggelassen werden. Die verschiedenen Teile können in einfacher und zuverlässiger Weise abgedichtet, in ihrer Anzahl verringert und leicht zusammengebaut werden. Da die Antriebswelle 7, auf der die Pumpeneinsätze 15 und 15 tandemartig montiert sind, vom vorderen Körper 1 drehbar gelagert ist, können die Bauteile ohne weiteres zusammengebaut werden,

und die Anordnung wird in hohem Maße zuverlässig arbeiten.

Der vordere Körper 1 kann leicht hergestellt werden, beispielsweise durch Schalen- oder Spritzguß. Da die An- ° triebswelle 7 vom vorderen Körper 1 drehbar gelagert ist, ergibt sich keine Schwierigkeit im Hinblick auf eine mangelnde koaxiale Ausfluchtung zwischen den Pumpeneinsätzen 14 und 15, der Gleitwand 16 und der Druckplatte

18. Dies ermöglicht es, daß der Pumpengehäuseraum 8 im hinteren Körper 2 eingearbeitet werden kann, ohne ein hohes Maß an Genauigkeit zu erfordern. Somit können die Teile in vorteilhafter Weise bearbeitet und zusammengebaut werden. Die obigen Vorteile resultieren auch aus der Anordnung der Druckkammer 28 an den Ansaugöffnungen der Pumpen, die sich um die Pumpeneinsätze 14 und 15 erstreckt.

Die Druckkammer 28 steht über eine Durchgangspassage 1c mit einem Ringschlitz Id in Verbindung, der innerhalb der Öldichtung 11 ausgebildet ist, welche die Antriebswelle 7 innerhalb des zentralen Loches 1a im vorderen Körper 1 abdichtet. Die Durchgangspassage 1c ermöglicht es, daß der Simmerring oder die öldichtung 11 jederzeit durch Arbeitsfluid von den Ansaugöffnungen der Pumpen gekühlt wird. Somit wird verhindert, daß die Öldichtung 11 einer Verschlechterung unterliegt. Da das Arbeitsfluid jederzeit um die Antriebswelle 7 zirkuliert, kann bei letzterer das Problem des Festfressens nicht auftreten, und sie ist dauerhaft im Betrieb.

Bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion der Pumpenanordnung ist die dichter am hinteren Körper 2 angeordnete erste Pumpe 3 normalerweise mit der Auslaßöffnung 24 verbunden und unter einem Zustand hohen Druckes gehalten, so daß die Pumpen in Richtung des vorderen Körpers 1 beaufschlagt werden. Dies hält die Pumpen im Betrieb frei von irgendwelchen Problemen. Wenn der Hilfsdurchgang 25 von der zweiten Pumpe 4 über das Schaltdurchgangs-Steuerventil 5 an die Auslaßöffnung 24 angeschlossen wird, werden die Pumpen durch die Druckplatte 18 in Richtung des vorderen Körpers 1 gedrückt, und zwar aufgrund der Differenz zwischen den druckbeaufschlagten

³^ Oberflächenbereichen des Hilfsdurchganges 25 und der Druckkammer 17 an der Auslaßöffnung der ersten Pumpe 3. Somit entsteht im Betrieb keinerlei Problem.

Der obige einfache Aufbau ermöglicht es, daß die ölpumpenanordnung mit den beiden eingebauten Pumpen 3 und leicht bearbeitet und zusammengebaut werden kann, mit dem Ergebnis, daß die Ö!pumpenanordnung mit geringeren Kosten auf der Basis einer verbesserten Massenherstellung hergestellt werden kann.

■ Der hintere Körper 2 nimmt im Pumpengehäuseraum 8 eine Steuereinheit auf, die aus den beiden Steuerventilen 5 und 6 und den Fluiddurchgängen besteht, um das unter Druck stehende Fluid selektiv von den ersten und zweiten Pumpen 3 und 4 einer mit Druckmittelfluid betätigten Vorrichtung zuzuführen, wie z. B. einer Servorlenkungseinheit, und zwar über die Auslaßöffnung 24, die sich am hinteren Ende des hinteren Körpers 2 öffnet.

Ein Paar von Ventillöchern 31 und 32 ist in einem oberen Bereich des hinteren Körpers 2 in paralleler, enger Relation ausgebildet.Die beiden Ventillöcher 31 und 32 öffnen sich ebenso wie der Pumpengehäuseraum 8 am Übergang 1g zwischen den vorderen und hinteren Körpern 1 und 2 und haben parallel zur Achse des Pumpengehäuseraumes 8 verlaufende Achsen. Die Ventillöcher 31 und 32 sowie der Pumpengehäuseraum 8 sind durch denvorderen Körper 1 mit einer fluiddichten Dichtung abgeschlossen.

Das Ventilloch 32 hat einen Bereich, der sich in Richtung des vorderen Körpers 1 erstreckt.

Ein Durchgangsloch 33 ist im hinteren Körper 2 zwischen den Ventillöchern 31 und 32 ausgebildet und hat eine Endöffnung an der Übergangsfläche des hinteren Körpers 2. Das Durchgangsloch 33 hat eine Achse, die im wesentlichen in derselben Ebene liegt, wie die Achsen der Ventillöcher 31 und 32. Das offene Ende des Durchgangsloches 33 ist durch die Übergangsfläche des vorderen Körpers 1 abgeschlossen. Das Durchgangsloch 33 steht mit dem Hilfsdurchgang 25 in Verbindung, der sich von der zweiten Pumpe 4 durch eine Passage 34 erstreckt, welche sich in

das Durchgangsloch 33 öffnet, und zwar in der Nähe seines offenen Endes. Das andere Ende des Durchgangsloches 33 verläuft axial zu einem im wesentlichen zentralen Bereich des hinteren Körpers 2 und ist mit einem Durchgangsloch 35 verbunden, das sich von einer Seite des hinteren Körpers 2 durch das Ventilloch 31 erstreckt. Das Durchgangsloch 35 steht in Verbindung über einen Durchgang 36, der sich in das Ventilloch 32 in seinem mittleren Bereich öffnet.

Ein unter Druck stehendes Fluid, das von der zweiten Pumpe 4 abgegeben wird, fließt durch den Durchgang 34 und das Durchgangsloch 33 in den zentralen Bereich des Ventilloches 31. Der Durchgang 36 ist normalerweise mit einem nachstehend näher beschriebenen Steuerventil oder Steuerschieber 46 verschlossen, der verschiebbar im Ventilloch 32 angeordnet ist. Das Ende des Durchgangsloches 35, das sich an der Seite des hinteren Körpers 2 öffnet, ist mit einem Blindstopfen oder Blindflansch 37 verschlossen.

Das Durchgangsloch 20, das ein Teil des Hauptdurchganges 23 ist, verläuft von einem rückseitigen Ende des hinteren Körpers 2 in einem seitlichen Bereich und parallel zum Pumpengehäuseraum 8 und den Ventillöchern 31 und 32.· Das Durchgangsloch 20 steht mit der Auslaßöffnung 24 über das Ventilloch 32 und die Durchgangslöcher 21 und 22 in Verbindung. Die offenen Enden der Durchgangslöcher 20

und 21 sind mit Kugeln 20a und 21a verschlossen. 30

Wie in Fig. 4 dargestellt, steht der Pumpengehäuseraum 8 mit den Ventillöchern 31 und 32 und dem Durchgangsloch durch den Durchgang 19, der an die Druckkammer 17 im Boden des Pumpengehäuseraumes 8 angeschlossen ist, und im wesentlichen rechteckige Durchgangsschlitze 40, 41 und 42 in Verbindung, die im hinteren Körper 2 ausgebildet sind. Ein Rücklauf-Durchgangsschlitz 43 ist im hinteren Körper 2 ausgebildet und öffnet sich in das erste Ventil-

loch 31 in-einer Position rückseitig von dem Durchgangsloch 35, durch welches das Fluid aus der zweiten Pumpe 4 strömt. Der Rücklauf-Durchgangsschlitz 43 steht mit dem Pumpengehäuseraum 8 an einem Ort in Verbindung, der der Druckkammer 28 an der Ansaugöffnung der zweiten Pumpe 4 entspricht. Die Durchgangspassage 27b, die mit einer Ansaugöffnung 26 in Verbindung steht, welche von einer Seite des hinteren Körpers 2 ausgeht, öffnet sich in das zweite Ventilloch 32 an einem Ort rückseitig vom Zentrum des zweiten Ventilloches 32. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Durchgangspassage 27b an den Pumpengehäuseraum 8 in einer Position angeschlossen, die der Druckkammer 28 an der Ansaugöffnung der zweiten Pumpe 4 entspricht. Gemäß Fig. 5 steht eine Öffnung 44 mit kleinem Durchmesser mit dem Durchgangsloch 20 und dem Ventilloch 32 in Verbindung, um das Steuerventil 6 zu betätigen, das als Durchflußmengen-Steuerventil der nachstehend beschriebenen Art dazu dient, die Durchflußmenge oder den Durchsatz des Fluids abzutasten, das der mit Druckmittelfluid betätigten Vorrichtung zugeführt wird.

Die Ventillöcher 31 und 32 nehmen in ihrem Inneren Steuerschieber oder Steuerventile 45 bzw. 46 auf, welche die ersten und zweiten Steuerventile 5 und 6 bilden, die als Strömungsdurchgangs-Schaltventil oder Richtungssteuerventil bzw. Durchflußmengen-Steuerventil dienen.

Das im ersten Ventilloch 31 angeordnete Steuerventil 45 befindet sich normalerweise in einer Position am rÜCk-^ÖW seitigen Ende des hinteren Körpers 2, und zwar durch ein Paar von Federn 47a und 47b mit größerem und kleinerem Durchmesser am vorderen Ende des Ventilloches 31. In dieser Position steht das Durchgangsloch 35 mit dem Rücklauf-Durchgangsschlitz 43 durch einen ringförmigen Raum um eine Stange 35a in Verbindung, die vom vorderen Ende des Steuerventils 45 vorsteht. Das unter Druck stehende Fluid von der zweiten Pumpe 4 kehrt somit zu den Ansaugöffnungen der Pumpen zurück. Ein Rückschlag-

ventil 48 ist am rückseitigen Ende des Steuerventils 45 montiert und wird mit den Durchgangslöchern 33 und 35 von der zweiten Pumpe 4 durch ein Durchgangsloch 45b und eine Ringnut 45c im Steuerventil 45 verbunden, wenn letzteres zum vorderen Ende des Ventilloches 31 bewegt wird. Wenn das Steuerventil 45 in dieser Weise betätigt wird, wird der Rücklauf-Durchgangsschlitz vom Durchgangsloch 35 durch einen Steg 45d am Steuerventil 45 abgetrennt .

Das Rückschlagventil 48 wird durch das unter Druck stehende Fluid von der zweiten Pumpe 4 geöffnet, so daß das Fluid durch den Durchgangsschlitz 40, der sich am hinteren Ende des Ventilloches 31 öffnet, in die Durchgangspassage 19 fließen kann, welche mit der Druckkammer 17 an der Auslaßöffnung der ersten Pumpe 3 in Verbindung steht, wobei das so gerichtete Fluid sich mit dem aus der ersten Pumpe 3 abgelassenen Fluid mischt. Eine Hochdruckkammer 49, die am hinteren Ende des Steuerschiebers 45 im ersten Steuerventil 5 ausgebildet ist, wird mit einem Fluiddruck von der Druckkammer 17 durch den Durchgangsschlitz 40 versorgt. Eine Niederdruckkammer 50 am vorderen Ende des Steuerschiebers 45 wird mit einem Fluiddruck von der Ansaugöffnung durch den Rücklauf-Durchgangsschlitz 43 versorgt. Der Steuerschieber 45 dient als druckempfindliches Strömungsdurchgangs-Schaltventil, das zur Strömungsdurchgangsumschaltung betätigbar ist, und zwar in Abhängigkeit von der Abtastung eines aufgebauten Fluiddruckes, der sich durch eine Zunahme der Last bei der mit Druckmittelfluid betätigten Vorrichtung in der Druckkammer 17, der Durchgangspassage 19, dem Durchgangsschlitz 42 und dem Hauptdurchgang ausgebildet hat, der aus den Durchgangslöchern 20, 21 und 22 mit der Öffnung 44 besteht.

Die Federn 47a und 47b mit größerem und kleinerem Durchmesser dienen dazu, den Steuerschieber 45 in Richtung des hinteren Endes des Ventilloches 31 zu drücken, und

zwar um jede Störung aufgrund eines plötzlichen Druckaufbaus zu verringern, der aus der Mischung des Fluids von der zweiten Pumpe 4 und dem Fluid im Hauptdurchgang 23 resultiert, wenn der Steuerschieber 45 betätigt wird. Der Steuerschieber 45 wird von den Federn 47a und 47b mit einer Druckkraft mit nicht-linearen Charakteristiken beaufschlagt, um die Bewegung des Steuerschiebers 45 zu dämpfen. Der Steuerschieber 45 hat an seinem vorderen Ende eine Ringnut 45e, die auch zur Dämpfung der Bewegung des Steuerschiebers 45 dient.

Der im zweiten Ventilloch 32 montierte Steuerschieber 46 arbeitet als ein bekanntes Durchflußmengen-Steuerventil und außerdem als Strömungsdurchgangs-Schaltventil wegen der Anwesenheit des Durchganges 36. Genauer gesagt, der Fluiddruck in der Druckkammer 17 oder stromaufwärts von der Strömungsmengen-Abtastöffnung 44 wird, durch den Durchgangsschlitz 41 in die Hochdruckkammer 51 eingeführt, die am hinteren Ende des Ventilloches 32 vom Steuerschieber 46 gebildet ist. Der Fluiddruck stromabwärts von der Öffnung 44 wird durch das Durchgangsloch 20 eingeleitet, das mit der Druckkammer 17 über eine stufenförmig ausgebildete Ringnut 53 in Verbindung steht, welche in der Nähe der Niederdruckkammer 52 am vorderen Ende des Steuerschiebers 46 ausgebildet ist. Der Steuerschieber 46 ist normalerweise am hinteren Ende des Ventilloches 32 angeordnet, und zwar durch die Wirkung einer in der Niederdruckkammer 52 angeordneten Feder 54. In dieser Position liegt ein zentral um den Steuerschieber 46 ausgebildeter Ringschlitz 46a, der Durchgangspassage 27b gegenüber, die mit der Ansaugöffnung 26 in Verbindung steht,und die Druckkammer 17 ist vom Durchgang 27b abgetrennt. Außerdem ist der Durchgang 36 durch einen Steg 46b am Steuerschieber 46

abgeschlossen. Wenn die Durchflußmenge des Fluids aus der Druckkammer 17 auf einen Wert zunimmt, der über einem vorgegebenen Pegel liegt, wird der Steuerschieber 46 im Ventilloch 32 aufgrund der Druckdifferenz zwischen

den Ventillochteilen stromaufwärt und stromabwärts von der Öffnung 44 bewegt und verbindet die Druckkammer 17 mit dem Durchgang 27b, um eine Fluidmenge, die einen vorgegebenen Pegel überschreitet,zu den Ansaugöffnungen der Pumpen zurückzuführen.

Wie in Fig. 5 dargestellt, läßt sich das Durchgangsloch 21, das eine Verbindung zwischen der Auslaßöffnung 24 und der Niederdruckkammer 52 schafft, leicht durch eine Bohrung im hinteren Körper 2 von einer Seite her ausbilden. In Fig. 5 ist mit dem Bezugszeichen 52a eine Öffnung bezeichnet, die Schwingungen des Steuerschiebers 46 verhindert. Der Steuerschieber 46 ist mit einem bekannten Entlastungsventil 55 ausgerüstet.

Die Ringnut 53 um den Steuerschieber 46, in die sich die Öffnung 44 öffnet, ist in der beschriebenen Weise abgestuft ausgebildet, und zwar deswegen, weil ein Ringnutteil 53a mit größerem Durchmesser es der öffnung 44 ermöglicht, als variabler Durchflußbegrenzer in Abhängigheit von der Betätigung des Steuerschiebers 46 zu arbeiten und fortschreitend die Durchflußmenge des Fluids aus der Auslaßöffnung 24 zu reduzieren, um das sogenannte Abfallen vorzunehmen. Dieses Abfallen ist insofern"wirksam, als es das Steuerrad bzw. die Lenkung eines Kraftfahrzeuges härter macht, wenn letzteres mit hoher Geschwindigkeit fährt, so daß die Stabilität des Kraftfahrzeugs während der Fahrt erhöht wird.

Wie in Fig. 2 dargestellt, hat der vordere Körper 1 ein Paar von Befestigungsträgern 56a und 56b auf gegenüberliegenden Seiten. Die vorderen und hinteren Körper 1 und 2 sind miteinander über vier Schrauben 57 verbunden.

³^ Der Betrieb der Ö!pumpenanordnung, die mit einer derart ausgebildeten Steuereinheit ausgerüstet ist, wird nachstehend auf die Fig. 6 bis 9 näher erläutert. Dabei bezieht sich das Bezugszeichen P1 auf die erste Pumpe 3,

das Bezugszeichen P2 auf die zweite Pumpe 4, das Bezugszeichen T auf einen Tank, der an den Pumpansaugöffnungen mit der Druckkammer 28 in Verbindung steht, und das Bezugszeichen PS auf ein Servolenkungsgetriebe, das mit dem Fluiddruck betätigt wird. Die anderen oder entsprechenden Teile in Fig. 6 bis 9 sind mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet wie in Fig. 1 bis

Fig. 6 zeigt die Teile und Baugruppen in einer.Position, in der die Motorendrehzahl niedrig und das Servolenkungsgetriebe PS nicht in Betrieb ist, d.h. das Servolenkungsgetriebe PS ist keiner Last unterworfen, und der Fluiddruck im Hauptdurchgang 23 ist niedrig. In dieser Position sind die ersten und zweiten Steuerventile 5 und 6 beide in ihren Ruhepositionen. Infolgedessen wird das Fluid unter Druck von der ersten Pumpe 3 über den Hauptdurchgang 23 dem Servolenkungsgetriebe PS zugeführt. Die zweite Pumpe 4 ist mit dem Tank T über den Durchgang 35 bzw. den Hilfsdurchgang 25 mit dem Fluid verbunden, das durch die zweite Pumpe 4 und den Tank T zirkuliert. Somit unterliegt die zweite Pumpe 4 keiner Last. Das Servolenkungsgetriebe PS wird nicht beeinflußt, wenn die Menge an zugeführtem Fluid klein ist. Die Durchflußmengencharakteristik unter dieser Bedingung ist in Fig. 10

2-5 mit der ausgezogenen Linie a dargestellt, während die verbrauchte Energie in Fig. 11 mit der ausgezogenen Linie a angegeben ist, die ungefähr halb so groß ist, wie die herkömmlicherweise verbrauchte Energie, die mit

der gestrichelten Linie b angedeutet ist. 30

In Fig. 10 ist mit der Kurve P1 die Menge des von der ersten Pumpe 3 abgegebenen Fluids, mit der Kurve P2 die Menge des von der zweiten Pumpe 4 abgegebenen Fluids, und mit der Kurve P1 + P2 die addierte Menge an Fluid aus den beiden Pumpen angegeben, wobei diese gegenüber der Pumpendrehzahl aufgetragen sind.

In Fig. 11 ist mit der Kurve P1 die von der ersten Pumpe 3 verbrauchte Energie, mit der Kurve P2 die von der zweiten Pumpe 4 verbrauchte Energie, und mit der Kurve P1 + P2 die von beiden Pumpen verbrauchte Energie angegeben, wobei diese jeweils gegenüber der Pumpendrehzahl aufgetragen sind.

Wenn das Servolenkungsgetriebe PS betätigt wird, so daß die Last der Pumpenanordnung ansteigt, während die Motorendrehzahl niedrig und der Fluiddruck im Hauptdurchgang hoch ist, wird das erste Steuerventil 5 betätigt, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, so daß die zweite Pumpe 4 vom Tank T abgetrennt und die zweite Pumpe 4 über das Rückschlagventil 48 mit dem Hauptdurchgang 23 verbunden wird.

Das Fluid von der zweiten Pumpe 4 wird mit dem Fluid von der ersten Pumpe 3 im Hauptdurchgang 23 gemischt, und das gemischte Fluid wird dem Servolenkungsgetriebe PS zugeführt, so daß letzteres in der Lage ist, den Fahrer beim Drehen des Steuerrades zu unterstützen, ohne irgendein Problem im Betrieb hervorzurufen. Die Durchflußmengencharakteristik unter hoher Last ist mit der ausgezogenen Linie b in Fig. 10 angegeben, während der Energieverbrauch mit der ausgezogenen Linie £ in Fig. 11 angegeben ist. Der Energieverbrauch ist der gleiche wie üblieh, was mit der gestrichelten Linie d in Fig. 11 angedeutet ist. Unter dieser Voraussetzung wird keine Verringerung des Leistungsverbrauchs erreicht.

Wenn die Menge an Fluid von den Pumpen über einen vorgegebenen Wert ansteigt, wenn die Motorendrehzahl auf hohe Werte geht, während das Servolenkungsgetriebe PS unbetätigt bleibt, ist der Fluiddurchgang im Hauptdurchgang 23 hoch. In diesem Zustand wird, wie in Fig. 8 dargestellt, das zweite Steuerventil 6 betätigt, so daß ein Teil des aus der ersten Pumpe 3 strömenden Fluids durch den Hauptdurchgang 23 in den Tank T fließen kann, um auf diese Weise die Menge an Fluid zu steuern, die dem Servolenkungsgetriebe PS mit konstantem Pegel züge-

führt wird. Die Menge an Fluid, die dem Servolenkungsgetriebe PS zugeführt wird, wird durch das Abfallen reduziert, und zwar aufgrund des Ringnutteiles 53a mit großem Durchmesser der stufenförmig ausgebildeten Ringnut 53, da diese die Öffnung 44 beschränkt· Wenn das zweite Steuerventil 6 in eine vorgeschriebene Position gebracht wird, wird die Menge des Fluids, das dem Servolenkungsgetriebe· PS zugeführt wird, auf einem konstanten Pegel gehalten. Zu diesem Zeitpunkt wird das erste Steuerventil 5 inaktiv gemacht, und das Fluid aus der zweiten Pumpe 4 kehrt zum Tank T über das Durchgangsloch 35 bzw. den Hilfsdurchgang 25 und den Rücklauf-Durchgangsschlitz 43 zurück. Ein Teil des Fluids aus der zweiten Pumpe 4 fließt durch das Durchgangsloch 35, das zweite Steuerventil 6 und die Durchgangspassage 27b in den Tank T zurück. Unter dieser Voraussetzung läßt sich die Strömungsmengencharakteristxk angeben durch eine Linie, die sich aus der ausgezogenen Linie a_, der ausgezogenen Linie £ und der ausgezogenen Linie d zusammensetzt, wobei diese in der in Fig. 10 dargestellten Weise durch die Punkte 0, X und Y hindurchgeht. Die verbrauchte Energie ist in ausreichendem Maße klein, wie es mit der ausgezogenen Linie a. in Fig. 11 angegeben ist.

Wenn das Servolenkungsgetriebe PS betätigt wird, während die Motorendrehzahl hoch ist, wird der Fluiddruck im Hauptdurchgang 23 erhöht. Wie in Fig. 9 dargestellt, sind das erste Steuerventil 5 und das zweite Steuerventil 6 beide betätigt, mit dem Ergebnis, daß das mit dem Fluid von der zweiten Pumpe 4 versorgte Durchgangsloch 35 mit dem Tank T über den Durchgang 36, den Ringschlitz 46a und das zweite Steuerventil 6 und die Durchgangspassage 27b in Verbindung steht. Das Fluid von der zweiten Pumpe 4 fließt in den Tank T, ohne das Rück-

®° schlagventil 48 zu öffnen. Ein Teil des Fluids, das aus der ersten Pumpe 3 durch den Hauptdurchgang 23 strömt, kehrt ebenfalls über das zweite Steuerventil 6'in den Tank T zurück. Infolgedessen wird das Servolenkungs-

getriebe PS mit einer konstanten Menge an Fluid versorgt. Die Durchflußmengencharakteristik unter dieser Voraussetzung ist mit der ausgezogenen Linie e_ in Fig. 10 angegeben, während der Energieverbrauch mit der ausgezogenen Linie e angegeben ist, die von der ausgezogenen Linie c_ in Fig. 11 abgeht. Die verbrauchte Energie ist ungefähr halb so groß wie der herkömmliche Leistungsverbrauch, der mit der gestrichelten Linie d in Fig. 11 angegeben ist.

Das Energieeinsparungsvermögen der Ö!pumpenanordnung gemäß der Erfindung ist außerdem mit dem Diagramm in Fig. 12 dargestellt, welches den Zusammenhang zwischen der Leistungsaufnahme und dem Druck des von den Pumpen abgegebenen Fluids zeigt.

Wenn die Pumpendrehzahl sich in einem niedrigen Bereich bewegt, ist die Leistungsaufnahme unter keiner Last ungefähr halb so groß wie die herkömmliche Leistungsaufnähme (ausgezogene Liniebin Fig. 12) , wie es mit der ausgezoenen Linie a. angegeben ist. Wenn die Last ansteigt, wird die Leistungsaufnahme durch die Ölpumpenanordnung gemäß der Erfindung gleich der von herkömmlichen Ölpumpen.

Wenn die Pumpendrehzahl hoch ist, ist die Leistungsaufnahme ungefähr halb so groß wie die von herkömmlichen Ölpumpen (vgl. die gestrichelte Linie din Fig. 12), wie es mit der ausgezogenen Linie c_ angegeben ist. Dies deswegen, weil nur die erste Pumpe 3 das Fluid dem Servolenkungsgetriebe PS bei Betrieb mit hoher Geschwindigkeit liefert, unabhängig von der angelegten Last, und die zweite Pumpe 4 führt dem Servolenkungs-

getriebe PS kein Fluid zu.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Ölpumpenanordnung sind die Steuerventile 5 und 6, die als Zweirichtungs-Steuerventil bzw. Durchflußmengen-Steuerventil

arbeiten, in den Ventillöchern 31 und 32 in paralleler und enger Anordnung zueinander oberhalb des Pumpengehäuseraumes 8 angeordnet, das zentral im Pumpenkörper ausgebildet ist (vgl. Fig. 3). Die Durchgänge, mit denen die Ventillöcher 31 und 32 und der Pumpengehauseraum 8 miteinander verbunden sind und die Durchgänge, die zum Fluidauslaß und Fluideinlaß führen, werden durch Schalen- oder Spritzguß und einfache Bohrungen hergestellt. Die Ö!pumpenanordnung ist einfach und kompakt in ihrem Gesamtaufbau, kann leicht hergestellt und zusammengebaut werden und ist weniger kostspielig in der Herstellung.

Der Pumpengehauseraum 8 und die Ventillöcher 31 und 32 öffnen sich an der Verbindungs- oder Übergangsfläche des hinteren Körpers 2, die dem vorderen Körper 1 gegenüberliegt. Die Pumpenbauteile, und die Ventilbauteile, wie z. B. die Steuerschieber und Federn, können in den Pumpengehauseraum 8 und die Ventillöcher 31 und 32 durch ihre offenen Enden eingesetzt werden, was zu einem einfachen Montagevorgang führt. Die offenen Enden werden mit dem vorderen Körper 1 abgedichtet.

Die Pumpenkörper der Ö!pumpenanordnung gemäß der Erfindung können mit Bohrungen versehen werden, um zusätzliche Durchgangslöcher zu bilden, und die Steuerschieber können hinsichtlich ihrer Gestalt verändert werden, um speziellen Anforderungen zu genügen. Somit kann ohne weiteres eine ö!pumpenanordnung hergestellt werden, deren Steuereinheit so ausgelegt ist, daß sie unter unterschiedlichen Bedingungen arbeiten kann. Die erfindungsgemäße Ö!pumpenanordnung ist vielseitig für die verschiedensten Zwecke und Anwendungsfälle.

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Claims

Patentansprüche 10

1.) ö!pumpenanordnung, gekennzeichnet durch

a) ein Paar von ersten und zweiten Pumpenkörpern (2, 1), die miteinander verbunden sind, wobei der erste Pumpenkörper (2) einen Pumpengehäuseraum (8) aufweist, der durch den zweiten Pumpenkörper (1) verschlossen ist,

b) eine gemeinsame Antriebswelle (7), die im zweiten Pumpenkörper (1) drehbar gelagert ist;

c) eine erste Pumpe (3), die auf der gemeinsamen Antriebswelle (7) im ersten Pumpenkörper (2) montiert ist und einen ersten Pumpeneinsatz (14) aufweist, der aus einem Rotor (12) mit einer Vielzahl von Flügeln (12a) und einem an dem Rotor (12) angepaßten Nockenring (13) besteht;

d) eine zweite Pumpe (4), die auf der gemeinsamen

Antriebswelle (7) in tanderaartiger Anordnung zur ersten Pumpe (3) im ersten Pumpenkörper (2) montiert ist und einen zweiten Pumpeneinsatz (15) aufweist, der aus einem Rotor (12) mit einer Vielzahl von Flügeln (12a) und einem an den Rotor (12) angepaßten Nockenring (13) besteht;

e) eine Gleitwand (16) , die auf der gemeinsamen Antriebswelle (7) zwischen den ersten und zweiten Pumpeneinsätzen (14, 15) axial verschiebbar montiert ist;

f) einen Hauptdurchgang (23; 19, 20, 21, 22), der die erste Pumpe (3) mit einer Auslaßöffnung (24) verbindet, wobei der Pumpengehäuseraum (8) eine erste Pumpenauslaß-Druckkammer (17) aufweist, die mit dem Hauptdurchgang (23; 19, 20, 21, 22) in Verbindung steht;

g) ein Richtungs-Steuerventil (5), das betriebsmäßig im ersten Pumpenkörper (2) montiert ist, um die zweite Pumpe (4) selektiv mit dem Hauptdurchgang

(23; 19, 20, 21, 22) zu verbinden; h) eine Druckplatte (18), die zwischen dem ersten Pumpeneinsatz (14) und der ersten Pumpenauslaß-Druckkammer (17) angeordnet ist, wobei der zweite Pumpenkörper (1) eine den zweiten Pumpeneinsatz

(15) tragende Fläche besitzt; und

i) einen Hilfsdurchgang (25), der mit der zweiten Pumpe (4) und dem Richtungs-Steuerventil (5) in Verbindung steht und als zweite Pumpenauslaß-Druckkammer dient.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Pumpenkörper (2) ein Ventilloch (31) aufweist, das mit dem Hauptdurchgang (23) und dem Hilfsdurchgang (25) in Verbindung steht, und daß das Richtungs-Steuerventil (5) ein Steuerventil (5) mit einem Steuerschieber (45) aufweist, der verschiebbar in dem Ventilloch (31) angeordnet ist.

3. Anspruch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpengehäuserauin (8) und das Ventilloch (31) offene Enden besitzen, die mit einer Fläche des zweiten Pumpenkörpers (1) abgeschlossen sind.