DE3520884C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pumpenanord­ nung mit folgenden Merkmalen: ein mit einer Antriebswelle verbundenes Innendrehteil weist n am Umfang im Abstand ange­ ordnete, sich radial nach außen erstreckende Außenzähne auf; ein Zwischendrehteil umgibt das Innendrehteil und ist um eine gegenüber der Achse der Antriebswelle exzentrisch angeordnete Achse drehbar; das Zwischendrehteil weist mindestens n+1 am Umfang im Abstand angeordnete Innenzähne auf, von denen eini­ ge mit den Zähnen des Innendrehteils im Eingriff stehen; die Außenzähne des Innendrehteils und die Innenzähne des Zwi­ schendrehteils bilden einen ersten Satz von sich nacheinander ausdehnenden Pumpenkammern und einen ersten Satz von sich nacheinander verengenden Pumpenkammern; das Zwischendrehteil ist mit m am Umfang im Abstand angeordneten, sich radial nach außen erstreckenden Außenzähnen versehen; ein Außendrehteil umgibt das Zwischendrehteil und ist um eine Achse drehbar, die mit der Achse der Antriebswelle übereinstimmt; das Außen­ drehteil weist wenigstens m+1 am Umfang im Abstand angeordne­ te Zähne auf, von denen einige im Eingriff mit den Außenzäh­ nen des Zwischendrehteils stehen; die Außenzähne des Zwi­ schendrehteits und die Innenzähne des Außendrehteils bilden einen zweiten Satz von sich nacheinander ausdehnenden Pumpen­ kammern und einen zweiten Satz von sich nacheinander veren­ genden Pumpenkammern; Einlaßöffnungen leiten eine Flüssigkeit an die Kammern des ersten und des zweiten Satzes der sich nacheinander ausdehnenden Pumpenkammern, und Auslaßöffnungen leiten die Flüssigkeit von den Kammern des ersten und des zweiten Satzes der sich nacheinander verengenden Pumpenkam­ mern ab.

Allgemein sind Pumpen zum Fördern von hydraulischer Flüssig­ keit zu einem Servolenkmotor eines Fahrzeugs bekannt. Außer­ dem sind Mengensteuerungen zum Steuern der Leistung einer Servolenkungspumpe bekannt. Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkei­ ten wird jedoch nur eine kleine Lenkhilfe benötigt. Infolge­ dessen werden auch nur ein geringer Druck und eine geringe Durchflußleistung für den Servolenkungsmotor benötigt. Bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten ist demgegenüber aber eine höhere Lenkhilfe erwünscht als bei hohen Fahrzeuggeschwindig­ keiten. Deshalb werden bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkei­ ten ein höherer Druck und eine höhere Durchflußleistung als bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten benötigt. Dann, wenn die höchste Lenkhilfe erforderlich ist, beispielsweise beim Ein­ parken auf trockenem Pflaster, wird auch der höchste Druck von der Pumpenanordnung abverlangt.

Daraus ergibt sich, daß man eine hochkompakte Pumpenanordnung braucht, die den erforderlichen Betriebsdruck für den Lenk­ hilfemotor aufbringen kann, um die Lenkmanöver bei den ver­ schiedenen Fahrzeuggeschwindigkeiten unterstützen zu können. Zahlreiche Hydraulikpumpen wurden in letzter Zeit für Lenk­ hilfesysteme und/oder für andere Zwecke entwickelt.

Eine gattungsgemäße Pumpenanordnung ist aus der DE-OS 17 03 346 bekannt, welche in einer modifizierten Version eine Hin­ tereinanderschaltung zweier Pumpensätze offenbart. Bei der einfachen Betriebsweise gleicht ein Ringspalt in einer Kammer den Druckunterschied zwischen inneren, von Pumpenrädern ge­ bildeten Zellen aus, wobei diese keine Pumpenfunktion über­ nehmen, wie die äußeren Zellen der Pumpenanordnung. Diese Betriebsweise entspricht der Betriebsweise einer einstufigen Pumpe. In der modifizierten Version der Pumpenanordnung wird der Ringspalt mittels einer zusätzlichen Platte verschlossen und die inneren Kammern nehmen am Pumpenbetrieb teil, und zwar in Form einer permanenten Hintereinanderschaltung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpenanord­ nung der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbes­ sern, daß bei jeder beliebigen Motordrehzahl des die Pumpe antreibenden Motors der erforderliche Betriebsdruck für eine Hydraulikeinheit bereitgestellt wird. Die Hydraulikeinheit kann dabei insbesondere ein Lenkhilfemotor sein.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Pumpenanordnung durch eine Mengensteuervorrichtung gelöst, die eine mit einem Vorratsbehälter verbundene Hydraulikeinlaßöffnung und eine mit einer Hydraulikeinheit verbundene Hauptauslaßöffnung auf­ weist und den ersten Satz der sich nacheinander ausdehnenden Pumpenkammern, den ersten Satz der sich nacheinander veren­ genden Pumpenkammern, den zweiten Satz der sich nacheinander ausdehnenden Pumpenkammern und den zweiten Satz der sich nacheinander verengenden Pumpenkammern zu folgenden verschie­ denen Betriebsarten zusammenschaltet: Die erste Betriebsart ist eine Reihenschaltung und besteht in einer Verbindung der Haupteinlaßöffnung mit dem zweiten Satz der sich ausdehnenden Pumpenkammern, des zweiten Satzes der sich verengenden Pum­ penkammern mit dem ersten Satz der sich ausdehnenden Pumpen­ kammern und des ersten Satzes der sich verengenden Pumpenkam­ mern mit der Hauptauslaßöffnung; die zweite Betriebsart ist eine Blindschlußschaltung und besteht in einer Verbindung der Haupteinlaßöffnung mit dem zweiten Satz der sich ausdehnenden Pumpenkammern, des zweiten Satzes der sich verengenden Pum­ penkammern mit der Hauptauslaßöffnung und des ersten Satzes der sich ausdehnenden Pumpenkammern mit dem ersten Satz der sich verengenden Pumpenkammern; die dritte Betriebsart ist eine Parallelschaltung und besteht in einer Verbindung der Haupteinlaßöffnung mit dem ersten und dem zweiten Satz der sich ausdehnenden Pumpenkammern und der Hauptauslaßöffnung mit dem ersten und zweiten Satz der sich verengenden Pumpen­ kammern; und durch Mittel, welche die Mengensteuervorrichtung selektiv zwischen den Betriebsarten umschalten. Ein und die­ selbe Pumpe kann auf diese Weise leicht und schnell zwischen den drei Betriebsweisen umgeschaltet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung bilden den Gegen­ stand der Unteransprüche.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht einer Pumpenanordnung gemäß der Erfindung, wobei einige Teile aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt sind;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 2-2 von Fig. 1;

Fig. 3 eine Frontansicht einer Innentragplatte für das Innen- und das Zwischendrehteil;

Fig. 4 eine Frontansicht einer Außentragplatte für das Zwischen- und das Außendrehteil;

Fig. 5A bis 5I schematische Darstellungen der Pumpenanordnung von Fig. 1 in verschieden gedrehten Stufen;

Fig. 6 eine Tabelle, die die Stellungen der verschiedenen Drehteile zueinander in den verschiedenen verdreh­ ten Stufen der Fig. 5A bis 5I zeigt, und

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Mengensteuer­ vorrichtung gemäß der Erfindung.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine zweistufige innenachsige Zahnradpumpe 10 mit einem Gehäuse 12. Eine Antriebswelle 14 erstreckt sich in das Gehäuse und ist gegenüber dem Gehäuse 12 um eine Achse 16 drehbar. Sie ist in einer geeigneten Dichtungs- und Lageranordnung 18 in einem Deckel 19, der am Gehäuse 12 befestigt ist, gelagert. Ein Inndrehteil 20 ist an der Antriebswelle 14 befestigt und mit ihr um die Antriebswellenachse 16 drehbar. Das Innendrehteil 20 hat eine Mehrzahl von am Umfang im Abstand angeordneten und radial nach außen weisenden Zähnen 22. Beim Ausführungs­ beispiel hat das Innenteil 20 fünf Außenzähne 22a bis 22e.

Ein Zwischendrehteil 24 umschließt das Innen­ drehteil 20. Das Zwischendrehteil 24 hat eine Mehrzahl von am Umfang im Abstand angeordneten Innenzähnen 26. Die Zahl der Innenzähne 26 des Zwischendrehteils 24 ist vorzugsweise um wenigstens eins höher als die Zahl der Außenzähne 26 des Innendrehteils 20. Im Ausführungsbeispiel hat das Zwischendrehteil 24 sechs Innenzähne 26a bis 26f. Man sieht, daß einige der Außenzähne 22 des Innendrehteils 20 teilweise mit einigen der Innenzähne 26 des Zwischendrehteils 24 im Eingriff stehen. Das Zwischendrehteil 24 ist um eine Achse 26 drehbar, die exzentrisch zur Achse 16 der Antriebswelle liegt.

Die Antriebswelle 14 ist vorzugsweise im Uhrzeigersinn um ihre Achse 16 drehbar - Fig. 1 -. Das Innendrehteil 20 ist ebenfalls um die Achse 16 im Uhrzeigersinn drehbar, weil sie mit der Welle 14 fest verbunden ist. Der teilweise Eingriff des Innendrehteils 20 in das Zwischendrehteil 24 dreht das Innendrehteil 20 ebenfalls im Uhrzeigersinn um seine exzentrische Achse 28. Da das Zwischen­ drehteil 24 einen Innenzahn 26 mehr als das Innendrehteil 20 Außenzähne 22 hat, ergibt sich eine gegenseitige Verdrehung zwischen dem Innen­ drehteil 20 und dem Zwischendrehteil 24. Wenn das Innendrehteil fünf Außenzähne und das Zwischen­ drehteil sechs Innenzähne hat, dreht eine volle Umdrehung des Innendrehteils 20 das Zwischen­ drehteil nur um eine 5/6-Drehung. Wenn das Innendrehteil n Außenzähne und das Zwischen­ drehteil n+1 Innenzähne aufweist, macht das Zwischendrehteil bei jeder vollen Umdrehung des Innendrehteils 20 eine n/(n+1)Drehung. Wenn das Innendrehteil mit einer Geschwindigkeit r dreht, dreht das Zwischendrehteil mit einer Geschwindig­ keit n.r/(n+1).

Das Zwischendrehteil 24 weist eine Mehrzahl von am Umfang im Abstand angeordneten sich radial nach außen erstreckenden Zähnen 30 auf. Beim Ausführungs­ beispiel ist die Zahl der Außenzähne 30 des Zwischendrehteils 24 gleich der am Umfang des Zwischendrehteils 24 im Abstand angeordneten Innenzähne 26. Im Ausführungsbeispiel sind sechs Außenzähne 30a bis 30e auf dem Zwischendrehteil 24 vorgesehen.

Ein Außendrehteil 32 umschließt das Zwischendrehteil 24 und ist ebenfalls um die Antriebswellenachse 16 drehbar. Das Außendrehteil 32 weist eine Mehrzahl von am Umfang im Abstand angeordneten Innenzähnen 34 auf. Im Ausführungsbeispiel ist die Zahl der Innenzähne 34 um eins größer als die Zahl der Außenzähne 30 des Zwischendrehteils 24. Im Ausführungsbeispiel weist das Außendrehteil 32 sieben Innenzähne 34a bis 34g auf.

Die Zahl der Außenzähne des Zwischendrehteils 24 ist gleich m. Die Zahl der Innenzähne des Außen­ drehteils 32 ist mindestens gleich m+1. Einige der Außenzähne 30 des Zwischendrehteils 24 stehen teilweise im Eingriff mit Innenzähnen 34 des Außendrehteils 32 und drehen das Außendrehteil 32. Da die Drehung des Zwischendrehteils im Uhrzeiger­ sinn erfolgt, dreht sich das Außendrehteil im Uhrzeigersinn um die Antriebswellenachse 16. Da im Ausführungsbeispiel das Zwischendrehteil sechs Außenzähne 30 und das Außendrehteil 32 sieben Innenzähne 34 aufweist, dreht sich das Zwischendrehteil 24 gegenüber dem Außendrehteil 32. Bei jeder vollen Umdrehung des Zwischendrehteils 24 führt das Außendrehteil 32 eine 6/7-Drehung aus.

Wenn das Zwischendrehteil 24m Außenzähne und das Außendrehteil 32 m+1 Innenzähne aufweist, dreht sich das Außendrehteil bei jeder vollen Umdrehung des Zwischendrehteils 24 um m/(m+1) einer Drehung. Wenn wie beim Ausführungsbeispiel m gleich n+1 ist, dann dreht das Außendrehteil bei einer vollen Umdrehung des Innendrehteils 20 um m/(m+2) einer vollen Umdrehung. Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit des Innendrehteils gleich r ist, ist die Dreh­ geschwindigkeit des Außendrehteils gleich n.r/(n+2). Im Ausführungsbeispiel führt das Außendrehteil bei jeder vollen Umdrehung des Innendrehteils 20 eine 5/7-Drehung aus.

Die Außenzähne 22 des Innendrehteils 20 und die Innenzähne 26 des Zwischendrehteils 24 bilden einen ersten Satz 36 von sich nacheinander ausdehnenden und verengenden Pumpenkammern. Eine Teilungslinie bezeichnet die Einteilung in sich ausdehnende und in sich verengende Pumpenkammern. Wie in Fig. 1 gezeigt, verengen sich die Pumpen­ kammern 36a, 36b und 36c oberhalb der Teilungs­ linie 40 nacheinander. Die Pumpenkammern 36d, 36e und 36f unterhalb der Teilungslinie 40 dehnen sich nacheinander aus. Die Pumpenkammern drehen sich fortlaufend im Uhrzeigersinn, und die Fläche oder der Rauminhalt einer Pumpenkammer ändert sich fortwährend. Die Zähne der Drehteile, die die einzelnen Pumpenkammern abgrenzen, wechseln ebenfalls bei der Drehung der drei Drehteile. Wenn ein größerer Teil eines Pumpenkammerbereichs 36 in einem gegebenen Augenblick oberhalb der Linie 40 liegt, verengt sie sich, ihr Rauminhalt nimmt also ab. Wenn ein größerer Teil eines Pumpenkammer­ bereichs 36 zu einem gegebenen Zeitpunkt unterhalb der Linie 40 liegt, erweitert sich ihr Volumen. Bei der Drehung der Pumpenkammern gibt es einen Punkt, wo vom Bereich einer Pumpenkammer, die die Teilungs­ linie 40 überschreitet, jeweils gleiche Volumenteile auf beiden Seiten der Linie 40 liegen. In diesem speziellen Moment liegt bei der Kammer weder eine Ausdehnung noch eine Verengung vor, sie wechselt aber von einer sich ausdehnenden zu einer sich verengenden Kammer oder umgekehrt. Um zu ermitteln, ob eine bestimmte Kammer sich in einem bestimmten Augenblick gerade ausdehnt oder verengt, muß man daher schauen, ob der größere Teil ihres Volumens oberhalb oder unterhalb der Teilungs­ linie 40 liegt.

Eine erste Öffnungs-Steuerplatte 42 liegt an der Seite des Innendrehteils 20, des Zwischendrehteils 24 und des Außendrehteils 32 und dichtet diese Teile ab. Die Steuerplatte 42 weist eine nierenförmige Auslaß­ öffnung 44 auf, die über einem ersten Satz von sich nacheinander verengenden Pumpenkammern 36a, 36b und 36c oberhalb der Teilungslinie 40 liegt. Die Steuerplatte 42 weist außerdem eine nierenförmige Einlaßöffnung 46 auf, die über dem ersten Satz von sich nacheinander ausdehnenden Pumpen­ kammern 36d, 36e und 36f liegt. Getrennte Leitungen 48 verbinden die Auslaßöffnung 44 und die Einlaß­ öffnung 46 mit einer Mengensteuervorrichtung 50. In einer Ausnehmung 49 ist die Antriebswelle 14 gelagert.

Die Zähne des Zwischendrehteils 24 und des Außen­ drehteils 32 bilden einen zweiten Satz von sich nacheinander verengenden Pumpenkammern 52a, 52b und 52c und einen zweiten Satz von sich nach­ einander ausdehnenden Pumpenkammern 52d, 52e und 52f. Wenn sich die Drehteile drehen, wechseln die Zähne, die eine bestimmte Pumpenkammer bilden, mit der Zeit. Man sieht, daß die Teilungslinie 40 den zweiten Satz von sich nacheinander verengenden Pumpenkammern vom zweiten Satz der sich nach­ einander ausdehnenden Pumpenkammern trennt, und zwar im Gegensatz zur Aufteilung der Pumpen­ kammern zwischen dem Innendrehteil und dem Zwischendrehteil. Der zweite Satz der sich nach­ einander verengenden Pumpenkammern 52a, 52b und 52c liegt unterhalb der Trennungslinie 40 von Fig. 1. Der zweite Satz der sich nacheinander ausdehnenden Pumpenkammern 52d, 52e und 52f liegt oberhalb der Trennungslinie 40 von Fig. 1. Aus Fig. 1 sieht man, daß der Rauminhalt einer Pumpenkammer 52e in jeweils gleiche oberhalb und unterhalb der Teilungslinie 40 liegende Teile aufgeteilt ist. In diesem Augenblick findet bei der Kammer 52g weder eine Verengung noch eine Ausdehnung statt. Wenn die Pumpenkammer ihre Drehung gegen den Uhrzeigersinn fortsetzt und ein größerer Teil ihres Volumens unterhalb der Teilungs­ linie 40 liegt, wechselt die Pumpenkammer von einer vorher sich ausdehnenden in eine jetzt sich verengende Pumpenkammer.

Eine zweite Öffnungs-Steuerplatte 54 dichtet die Seiten des Innendrehteils 20, des Zwischendrehteils 24 und des Außendrehteils 32 ab. Die Steuerplatte 54 weist eine nierenförmige Auslaßöffnung 56 auf, die über dem zweiten Satz der sich nacheinander verengenden Pumpenkammern 52a, 52b und 52c liegt. Die Steuerplatte 54 weist außerdem eine nierenförmige Einlaß­ öffnung 58 auf, die über dem zweiten Satz der sich nacheinander ausdehnenden Pumpenkammern 52d, 52e und 52f liegt. Getrennte Leitungen 60 verbinden die Auslaßöffnung 56 und die Einlaß­ öffnung 58 mit der Mengensteuervorrichtung 50. In der Ausnehmung 61 ist ein rückwärtiger Teil des Zwischendrehteils 24 gelagert.

Unter Bezug auf die Fig. 5A bis 5I und 6 wird im folgenden die Funktion der zweistufigen Kreisel­ pumpe 10 beschrieben.

Die Anfangsstellungen des Innendrehteils 20, des Zwischendrehteils 24 und des Außendrehteils 32 zueinander sind in Fig. 1 gezeigt. Auf dem Innendrehteil 20 ist eine Bezugsmarke 62, auf dem Zwischendrehteil 24 eine Bezugsmarke 64 und auf dem Außendrehteil 32 eine Bezugsmarke 66 angebracht. Der Zweck der Bezugsmarken 62, 64 und 66 ist es, die Stellungen des Innendrehteils 20, des Zwischendrehteils 24 und des Außendrehteils 32 zueinander anzugeben, wenn sie sich drehen.

In Fig. 5A wird die Teilungslinie 40 zum Festlegen des Anfangsdrehwinkels 0 Grad benützt, und zwar für das Innendrehteil 20, das Zwischendrehteil 24 und das Außendrehteil 32. Wie oben gezeigt, drehen sich das Innendrehteil 20 und das Außendrehteil 32 um die Antriebswellenachse 16. Das Zwischendrehteil 24 dreht sich um eine Achse 28, die exzentrisch zur Antriebswelle 16 liegt. Die Drehwinkel des Innen­ drehteils 20 und des Außendrehteils 32 werden von der Teilungslinie 40 an gemessen, ihre Spitze liegt in der Drehachse 16. Die Drehwinkel des Zwischendrehteils werden von der Teilungslinie 40 an gemessen, ihre Spitze liegt in der Drehachse 28.

Fig. 5B zeigt das Innendrehteil um einen Winkel von 45 Grad gedreht. Das Zwischendrehteil wird um 5/6 dieses Winkels oder um 37,5 Grad um seine Drehachse 28 gedreht. Man sieht, daß die Kammer 36f in Fig. 5A eine sich ausdehnende Pumpenkammer war, wohingegen sie in Fig. 5B eine sich verengende Pumpenkammer wird. Die Kammer 36c dagegen, die in Fig. 5A eine sich verengende Kammer war, ist nun in Fig. 5B eine sich ausdehnende Pumpenkammer. Man sieht, daß die sich ausdehnenden Kammern zwischen dem Innendrehteil 20 und dem Zwischen­ drehteil 24 unterhalb der Teilungslinie 40 bleiben. Die sich verengenden Pumpenkammern dagegen bleiben oberhalb der Teilungslinie 40. Die Auslaßöffnung 44 und die Einlaßöffnung 46 bleiben jeweils über den sich verengenden Pumpenkammern oder den sich ausdehnenden Pumpekammern liegen.

Die Pumpenkammer 52g, die in Fig. 5A eine neutrale Pumpenkammer war, wird in Fig. 5B eine sich verengende Pumpenkammer. Die Pumpenkammer 52c, die in Fig. 5A eine sich verengende Pumpenkammer war, wird in Fig. 5B eine sich ausdehnende Pumpenkammer. Man sieht wieder, daß die sich verengenden Pumpenkammern zwischen dem Zwischen­ drehteil 24 und dem Außendrehteil 32 unterhalb der Teilungslinie 40 bleiben. Die sich ausdehnenden Pumpenkammern zwischen dem Zwischendrehteil 24 und dem Außendrehteil 32 dagegen bleiben oberhalb der Teilungslinie 40. Man sieht außerdem, daß die Auslaßöffnung 56 weiter über den sich verengenden Pumpenkammern zwischen dem Zwischendrehteil 24 und dem Außendrehteil 32 und die Einlaßöffnung 58 weiter über den sich ausdehnenden Pumpenkammern zwischen dem Zwischendrehteil 24 und dem Außen­ drehteil 32 liegen bleibt.

Die nierenförmigen Öffnungen 44, 46, 56 und 58 stehen in Verbindung mit zugehörigen Pumpenkammern, die sich verengen oder ausdehnen. Wenn eine Pumpen­ kammer gleiche Volumenteile auf beiden Seiten der Teilungslinie 40 aufweist, also sich weder ausdehnt noch verengt, steht sie mit keiner Öffnung in Verbindung. Aus Fig. 5A sieht man, daß die Pumpenkammer 52g in Verbindung mit keiner der Öffnungen 56, 58 steht. Sobald ein größerer Teil des Volumens der Pumpenkammer 52g unter die Teilungslinie 40 hinunterwechselt, wird sie mit der Auslaßöffnung 56 verbunden.

Fig. 5C zeigt das Innendrehteil um einen Winkel von 90 Grad gedreht. Dadurch wird das Zwischendrehteil um einen Winkel von 75 Grad und das Außendrehteil um einen Winkel von 64,3 Grad gedreht.

Fig. 5D zeigt das Innendrehteil um einen Winkel von 135 Grad, das Zwischendrehteil um einen Winkel von 112,5 Grad und das Außendrehteil um einen Winkel von 96,4 Grad gedreht. Man sieht, daß die Pumpenkammer 36e in den Fig. 5A, 5B und 5C eine sich ausdehnende Pumpenkammer mit einem größeren Teil ihres Volumens unterhalb der Teilungs­ linie 40 war. Sie ist jetzt in Fig. 5D eine sich verengende Pumpenkammer, da ein größerer Teil ihres Volumens nach oben über die Teilungslinie 40 wechselt. Die Pumpenkammer 36e stand in den Fig. 5A, 5B und 5C in Verbindung mit der Einlaß­ öffnung 46, solange sie eine sich ausdehnende Pumpenkammer war. Sie steht jetzt in Fig. 5D in Verbindung mit der Auslaßöffnung 44, weil sie eine sich verengende Pumpenkammer geworden ist.

Fig. 5E zeigt ein Innendrehteil 20 um einen Winkel von 180 Grad, das Zwischendrehteil um einen Winkel von 150 Grad und das Außendrehteil um einen Winkel von 128,6 Grad gedreht. Die Pumpenkammer 36a, die sich in den Fig. 5A, 5B, 5C und 5D verengte, beginnt sich in Fig. 5E auszudehnen. Die Pumpen­ kammer 36d war in den Fig. 5A, 5B, 5C und 5D eine sich ausdehnende Pumpenkammer. Sie ist jetzt in Fig. 5E in einer neutralen Stellung mit gleichen Raumanteilen auf beiden Seiten der Teilungslinie 40. In der neutralen Position steht die Pumpenkammer 36d mit keinem der Auslässe 44, 46 in Verbindung. Die Kammer 36e verengt sich in Fig. 5E weiter.

In Fig. 5F ist das Innendrehteil um einen Winkel von 225 Grad gedreht. Dadurch wird das Zwischen­ drehteil um einen Winkel von 187,5 Grad und das Außen­ drehteil um einen Winkel von 160,7 Grad gedreht. Die Kammer 36d beginnt sich zu verengen, da der größere Teil der Kammer über die Teilungslinie 40 wechselt.

Fig. 5G zeigt das Innendrehteil um einen Winkel von 270 Grad gedreht, dadurch wird das Zwischen­ drehteil um einen Winkel von 225 Grad und das Außen­ drehteil um einen Winkel von 192,9 Grad gedreht.

Auch hier sieht man wieder, daß während der gegenseitigen Verdrehung der drei Drehteile die sich ausdehnenden Pumpenkammern zwischen dem Innendrehteil 20 und dem Zwischendrehteil 24 in Verbindung mit der Einlaß­ öffnung 46 und die sich verengenden Pumpenkammern zwischen dem Innendrehteil 20 und dem Zwischendrehteil 24 in Verbindung mit der Auslaßöffnung 44 bleiben. In entsprechender Weise bleiben die sich ausdehnenden Pumpenkammern zwischen dem Zwischendrehteil 24 und dem Außendrehteil 32 in Verbindung mit der Einlaß­ öffnung 58 und die sich verengenden Pumpen­ kammern zwischen dem Zwischendrehteil 24 und dem Außendrehteil 32 in Verbindung mit der Auslaßöffnung 56.

Fig. 5H zeigt das Innendrehteil um einen Winkel von 315 Grad gedreht. Dadurch wird das Zwischen­ drehteil um einen Winkel von 262,5 Grad und das Außendrehteil um einen Winkel von 225 Grad gedreht.

Fig. 5I zeigt das Innendrehteil um eine volle Umdrehung, also um einen Winkel von 560 Grad, gedreht. Dadurch wird das Zwischendrehteil um einen Winkel von 300 Grad und das Außendrehteil um einen Winkel von 257,1 Grad gedreht. Man sieht, daß das Innendrehteil um eine volle Umdrehung, das Zwischen­ drehteil um 5/6 einer vollen Umdrehung und das Außendrehteil um 5/7 einer vollen Umdrehung gedreht ist. Diese Wechselbeziehungen gelten genauso für die jeweiligen Umdrehungsgeschwindigkeiten zwischen den einzelnen Elementen. Wenn sich das Innendrehteil mit einer Winkelgeschwindigkeit r dreht, dreht sich das Zwischendrehteil mit einer Winkel­ geschwindigkeit von (5/6).r und das Außendrehteil mit einer Winkelgeschwindigkeit von (5/7).r.

Aus den Fig. 5A und 5I sieht man, daß die Zähne des Innendrehteils und des Zwischendrehteils, die die Kammer 36a bilden, in den Fig. 5A und 5I verschieden sind. In Fig. 5A wird die Kammer 36a aus den Zähnen 22a, 22b und 26a gebildet. In Fig. 5I wird die Kammer 36a jedoch aus den Zähnen 22a, 22b und 26b gebildet.

Beim Betrachten der Fig. 5A bis 5I und der Tabelle von Fig. 6 sieht man, daß der Satz der sich nacheinander verengenden Pumpenkammern zwischen dem Innendrehteil 20 und dem Zwischen­ drehteil 24 in Verbindung mit der Auslaßöffnung 44 und der Satz der sich nacheinander ausdehnenden Pumpenkammern zwischen dem Innendrehteil 20 und dem Zwischendrehteil 24 in Verbindung mit der Einlaßöffnung 46 bleiben. Auch der Satz von sich nacheinander verengenden Pumpenkammern zwischen dem Zwischendrehteil 24 und dem Außendrehteil 32 bleibt in Verbindung mit der Auslaßöffnung 56 und der Satz der sich nacheinander ausdehnenden Pumpenkammern zwischen dem Zwischendrehteil 24 und dem Außendrehteil 32 in Verbindung mit der Einlaß­ öffnung 58.

Aus dem oben gesagten sieht man, daß der erste Satz der sich nacheinander verengenden Pumpenkammern und der erste Satz der sich nacheinander ausdehnenden Pumpenkammern in Verbindung mit der zugehörigen Tragplatte 42 eine erste Pumpe oder erste Pumpen­ stufe 68 mit einer Auslaßöffnung 44 und einer Einlaßöffnung 46 bilden. Der zweite Satz der sich nacheinander verengenden Pumpenkammern und der zweite Satz der sich nacheinander ausdehnenden Pumpenkammern bildet in Verbindung mit der zugehörigen Tragplatte 52 eine zweite Pumpe oder eine zweite Pumpenstufe 70 mit einer Einlaß­ öffnung 58 und einer Auslaßöffnung 56.

Die Pumpen 68, 70 können in einer Vielzahl von Hydrauliksystemen verwendet werden. Insbesondere können die Pumpen in einem Servolenkungssystem, wie in Fig. 7 gezeigt, für ein Fahrzeug eingesetzt werden. Ein Steuerventil 50 - wie in Fig. 7 gezeigt - ist mit den Pumpen 68, 70 verbunden und steuert die von einem Vorratsbehälter zu den Pumpen 68, 70 und die von den Pumpen 68, 70 zum Servolenkungsmotor fließende Hydraulikmenge.

Der in Fig. 7 gezeigte Behälter 72 enthält Hydraulikflüssigkeit. Eine hydraulische Lenk­ einheit 74 mit offener Mitte, die bereits in der US-PS 42 06 827 vorgestellt wurde und die mit zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird, ist mit den Pumpen 68, 70 verbunden. Die Lenk­ einheit 74 umfaßt ein Ventil mit offener Mitte und in bekannter Weise eine von dem Ventil gesteuerte Servolenkungsmechanik. Das Ventil mit offener Mitte der Lenkeinheit 74 ist über eine Rückführleitung 76 mit dem Vorratsbehälter 72 verbunden.

Die Lenkeinheit 74 umfaßt einen Kolben 75 mit einer Zahnstange, die im Eingriff mit den Zähnen eines Zahnradsegments 77 steht. Ein schematisch gezeichnetes Ventil 79 mit offener Mitte ist an eine Lenksäule 81 angeschlossen. Wenn kein Lenk­ manöver ausgeführt wird, ist das Ventil auf Durchlaß geschaltet, weil sein Einlaß mit seinem Auslaß durchverbunden ist. Bei einem Lenkmanöver betätigt die Drehung der Lenksäule 81 das Ventil, der Durchfluß wird unterbrochen. Ein Flüssigkeitsdruck wird abhängig von der Lenkrichtung auf eine Seite des Kolbens 75 geleitet, und zwar als Funktion von der Drehrichtung der Lenksäule 81.

Das Mengensteuerventil 50 weist einen Haupteinlaß 78 und einen Hauptauslaß 80 auf. Der Haupteinlaß 78 ist an den Vorratsbehälter 72 über eine Verbindungs­ leitung 82 angeschlossen. Der Hauptauslaß 80 ist an den Einlaß der Lenkeinheit 74 über eine Verbindungsleitung 84 angeschlossen. Eine Druck­ entlastungsleitung 86 verbindet den Hauptauslaß 80 und ein Überdruckventil 88. Die Auslaßseite des Überdruckventils 88 ist mit dem Vorratsbehälter 72 verbunden. Wenn der Druck in der Leitung 86 einen vorbestimmten Wert überschreitet und das normaler­ weise geschlossene Überdruckventil 88 öffnet, dann wird Druck über die Entlastungsleitung 86 zurück in den Behälter 72 abgelassen. In der Verbindungs­ leitung 84 liegt eine Drossel 90 und in der Druck­ entlastungsleitung 86 eine Drossel 92.

Das Mengensteuerventil 50 weist drei Ventilhülsen 94, 96 und 98 - Fig. 7 - auf. Das Mengensteuer­ ventil 50 umfaßt weiter einen ersten pumpen­ seitigen Einlaß 100, einen ersten pumpenseitigen Auslaß 102, einen zweiten pumpenseitigen Einlaß 104 und einen zweiten pumpenseitigen Auslaß 106. Der erste pumpenseitige Einlaß 100 ist mit der Einlaß­ öffnung 58 der Pumpe 70 verbunden. Die Auslaß­ öffnung 56 der Pumpe 70 ist mit dem ersten pumpenseitigen Auslaß 102 verbunden. Der zweite pumpenseitige Einlaß 104 liegt an der Einlaß­ öffnung 46 der Pumpe 68. Die Auslaßöffnung 44 der Pumpe 68 liegt am zweiten pumpenseitigen Auslaß 106.

Die Ventilhülsen 94, 96 und 98 weisen unter­ schiedliche Ventilelemente auf, um die Pumpen 68, 70 in unterschiedlicher Weise anzuschließen. Die Ventilhülse 94 schaltet in seiner Arbeitsstellung die Pumpen 68, 70 parallel. Dies geschieht im Innern des Ventils durch Elemente, die die Haupt­ einlaßöffnung 78 sowohl mit dem ersten pumpen­ seitigen Einlaß 100 als auch mit dem zweiten pumpenseitigen Einlaß 104 verbinden. Die Ventil­ elemente der Ventilhülse 94 verbinden auf gleiche Weise sowohl den ersten pumpenseitigen Auslaß 102 als auch den zweiten pumpenseitigen Auslaß 106 mit der Hauptauslaßöffnung 80.

Die Ventilhülse 96 schaltet in ihrer Arbeitsstellung die Pumpen 68, 70 in Reihe. Dies wird erreicht durch Ventilelemente, die die Haupteinlaß­ öffnung 78 mit dem ersten pumpenseitigen Einlaß 100 verbinden. Der erste pumpenseitige Auslaß 102 wird mit dem zweiten pumpenseitigen Einlaß 104 verbunden. Der zweite pumpenseitige Auslaß 106 liegt an der Hauptauslaßöffnung 80. Die Höhe des Drucks an der Hauptauslaßöffnung 80 ist daher die Summe der von den Pumpen 68, 70 gelieferten Einzeldruckwerte.

Die Ventilhülse 98 schließt in ihrer Arbeits­ stellung die Pumpen 68, 70 kurz. Dies wird bewirkt durch ein Ventilelement, das die Haupt­ einlaßöffnung 78 mit dem ersten pumpenseitigen Einlaß 100 und den ersten pumpenseitigen Einlaß 102 mit der Hauptauslaßöffnung 80 verbindet. Der zweite pumpenseitige Einlaß 104 wird mit dem zweiten pumpenseitigen Auslaß 106 zu einem Flüssigkeits­ kreislauf durch die Pumpe 68 verbunden. Der Druck an der Hauptauslaßöffnung 80 ist damit gleich dem von der Pumpe 70 erzeugten Druck. Eine Verbindung 107 wird zwischen dem Flüssigkeits- Kreislauf-Pfad und dem Verbindungspunkt zwischen der Haupteinlaßöffnung 78 und dem ersten pumpen­ seitigen Einlaß 100 hergestellt, um jedes Innen­ druckgefälle auszugleichen, das innerhalb der Pumpe 68 entstehen könnte.

Zum Steuern des Umschaltens des Mengensteuerventils 50 dienen hydraulische Stellvorrichtungen 108, 110. Sie stellen die Verbindung zwischen einer der Ven­ tilhülsen 94, 96 und 98 und den Pumpen 68, 70 her.

Auf den Seiten des Mengensteuerventils 50 sind Federn 112, 114 vorgesehen. In seiner Arbeits­ stellung ist die Stellvorrichtung 108 mit der Leitung 84 zwischen der Drossel 90 und der Lenk­ einheit 74 verbunden. Die Stellvorrichtung 110 ist in seiner Arbeitsstellung mit der Druckent­ lastungsleitung 86 zwischen der Drossel 92 und dem Überdruckventil 88 verbunden. Das Mengen­ steuerventil 50 schaltet, gesteuert durch die Stellvorrichtungen 108, 110, in Abhängigkeit von der Druckdifferenz von den Drosseln 90 und 92 in den Leitungen 84 und 86 um.

Das Mengensteuerventil 50 wird durch Federn 112, 114 in seiner wie in Fig. 7 gezeigten Ruhestellung gehalten. Die Ventilhülse 94 steht in Verbindung mit den Pumpen 68, 70. In ihrer Arbeitsstellung sind die Pumpen 68, 70 über die Ventilhülse 94 parallel geschaltet. Die von den Stellvorrichtungen 110, 108 festgestellte Druckdifferenz zwischen den Drosseln 90, 92 reicht nicht aus, das Mengen­ steuerventil 50 gegen die Vorspannung der Federn 114, 112 zu bewegen. Diese Stellung des Ventils wird so lange beibehalten als die Druckdifferenz zwischen den Drosseln 90 und 92 und zwischen den Vorsteuerschiebern 110 und 108 nicht ausreicht, die Vorspannung der Federn 112 oder 114 zu überwinden. Dies tritt bei verhältnis­ mäßig geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten und bei bestimmten Lenkausschlägen auf. Eine vorbestimmte Höhe einer Druckdifferenz muß zwischen den Stellvorrichtungen 108 und 110 vorhanden sein, damit die Federvorspannung überwunden werden kann.

Wenn die Motordrehzahl ansteigt, steigt die durch die Drossel 90 fließende Flüssigkeitsmenge und der Druckabfall über der Drossel 90 an. Wenn die Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert erreicht, steigert der Druckabfall über der Drossel 90 die Druckdifferenz zwischen den Stellvorrichtungen 108 und 110. Der Druck in der Stellvorrichtung 110 überwindet die Vorspannung der Feder 112. Infolgedessen wird das Mengensteuerventil nach rechts geschoben und die Ventilhülse 98 mit den Pumpen 68, 70 verbunden. Der Druck am Hauptauslaß 80 ist dann gleich dem Druck, der normalerweise nur von der Pumpe 70 erzeugt wird. Lenkvorgänge werden daher bei einem niedrigeren Druck durchgeführt, als wenn die Pumpen 68 und 70 parallelgeschaltet wären.

Lenkmanöver beispielsweise bei Parken auf trockener Straße erfordern einen hohen Hydraulik­ druck. Wenn das Ventil 79 mit offener Mitte in der Lenkeinheit 74 während eines Lenkmanövers in Richtung auf eine geschlossene Stellung bewegt wird, steigt der Druck in der Leitung 84. Dieser Druckanstieg wird über die Leitung 86 an das Überdruckventil 88 weitergegeben. Wenn der Druck zu stark ansteigt, öffnet das Überdruckventil 88. In diesem Fall geht der Druck in der Stellvorrichtung 110 zurück. Der Druckunterschied zwischen den Drosseln 90 und 92 und den Stellvorrichtungen 108 und 110 reicht aus, daß die Stellvorrichtung 108 die Vorspannung der Feder 114 überwindet. Das Mengensteuerventil 50 wird nach links geschoben und bringt die Ventilhülse 96 in Verbindung mit den Pumpen 68, 70. In dieser Betriebsweise ist der Druck an der Hauptauslaßöffnung 80 gleich der Summe der Drucke über den Pumpen 68, 70, weil die Pumpen in Reihe geschaltet sind und der höchste Druck auf den Servolenkungsmotor gegeben wird.

Claims (4)

1. Pumpenanordnung mit folgenden Merkmalen:

• - ein mit einer Antriebswelle verbundenes Innendrehteil weist n am Umfang im Abstand angeordnete, sich radial nach außen er­ streckende Außenzähne auf,
• - ein Zwischendrehteil umgibt das Innendrehteil und ist um ei­ ne gegenüber der Achse der Antriebswelle exzentrisch angeord­ nete Achse drehbar,
• - das Zwischendrehteil weist mindestens n+1 am Umfang im Ab­ stand angeordnete Innenzähne auf, von denen einige mit den Zähnen des Innendrehteils im Eingriff stehen,
• - die Außenzähne des Innendrehteils und die Innenzähne des Zwischendrehteils bilden einen ersten Satz von sich nacheinan­ der ausdehnenden Pumpenkammern und einen ersten Satz von sich nacheinander verengenden Pumpenkammern,
• - das Zwischendrehteil ist mit m am Umfang im Abstand angeord­ neten, sich radial nach außen erstreckenden Außenzähnen verse­ hen,
• - ein Außendrehteil umgibt das Zwischendrehteil und ist um ei­ ne Achse drehbar, die mit der Achse der Antriebswelle überein­ stimmt,
• - das Außendrehteil weist wenigstens m+1 am Umfang im Abstand angeordnete Zahne auf, von denen einige im Eingriff mit den Außenzähnen des Zwischendrehteils stehen,
• - die Außenzähne des Zwischendrehteils und die Innenzähne des Außendrehteils bilden einen zweiten Satz von sich nacheinander ausdehnenden Pumpenkammern und einen zweiten Satz von sich nacheinander verengenden Pumpenkammern,
• - Einlaßöffnungen leiten eine Flüssigkeit an die Kammern des ersten und des zweiten Satzes der sich nacheinander ausdehnen­ den Pumpenkammern, und Auslaßöffnungen leiten die Flüssigkeit von den Kammern des ersten und des zweiten Satzes der sich nacheinander verengenden Pumpenkammern ab, gekennzeichnet durch eine Mengensteuervorrichtung (50), die eine mit einem Vorratsbehälter (72) verbundene Haupteinlaßöff­ nung (78) und eine mit einer Hydraulikeinheit (74) verbundene Hauptauslaßöffnung (80) aufweist und den ersten Satz der sich nacheinander ausdehnenden Pumpenkammern, den ersten Satz der sich nacheinander verengenden Pumpenkammern, den zweiten Satz der sich nacheinander ausdehnenden Pumpenkammern und den zwei­ ten Satz der sich nacheinander verengenden Pumpenkammern zu folgenden verschiedenen Betriebsarten zusammenschaltet:
• - die erste Betriebsart ist eine Reihenschaltung und besteht in einer Verbindung der Haupteinlaßöffnung (78) mit dem zwei­ ten Satz der sich ausdehnenden Pumpenkammern, des zweiten Sat­ zes der sich verengenden Pumpenkammern mit dem ersten Satz der sich ausdehnenden Pumpenkammern und des ersten Satzes der sich verengenden Pumpenkammern mit der Hauptauslaßöffnung (80),
• - die zweite Betriebsart ist eine Blindschlußschaltung und be­ steht in einer Verbindung der Haupteinlaßöffnung (78) mit dem zweiten Satz der sich ausdehnenden Pumpenkammern, des zweiten Satzes der sich verengenden Pumpenkammern mit der Hauptauslaß­ öffnung (80) und des ersten Satzes der sich ausdehnenden Pum­ penkammern mit dem ersten Satz der sich verengenden Pumpenkam­ mern,
• - die dritte Betriebsart ist eine Parallelschaltung und besteht in einer Verbindung der Haupteinlaßöffnung (78) mit dem ersten und dem zweiten Satz der sich ausdehnenden Pumpenkammern und der Hauptauslaßöffnung (80) mit dem ersten und zweiten Satz der sich verengenden Pumpenkammern,
• - und durch Mittel, welche die Mengensteuervorrichtung (50) selektiv zwischen den Betriebsarten umschalten.

2. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengensteuervorrichtung (50) ein Ventil aufweist, das zwischen drei Stellungen bezüglich der Haupteinlaßöffnung und der Hauptauslaßöffnung verstellbar ist, wobei das Ventil drei Ventilglieder (94, 96, 98) enthält, deren jedes je einer Be­ triebsart entspricht und Mittel aufweist, welche die Hauptein­ gangsöffnung mit der Hauptausgangsöffnung verbinden.

3. Pumpenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, welche die Mengensteuervorrichtung (50) selek­ tiv zwischen den Betriebsarten umschalten, Verstellmittel (108, 110) enthalten, welche mit dem Ventil verbunden sind und dieses in eine der drei Stellungen bewegen.

4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellmittel (108, 110) auf entgegengesetzte Seiten des Ventilglieds (94; 96, 98) wirkende Vorsteuer-Stellvorrich­ tungen umfassen.