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EP2049800A1 - Förderpumpe - Google Patents

Förderpumpe

Info

Publication number
EP2049800A1
EP2049800A1 EP07786069A EP07786069A EP2049800A1 EP 2049800 A1 EP2049800 A1 EP 2049800A1 EP 07786069 A EP07786069 A EP 07786069A EP 07786069 A EP07786069 A EP 07786069A EP 2049800 A1 EP2049800 A1 EP 2049800A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
input
feed pump
control
pump according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP07786069A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2049800B1 (de
Inventor
Willi Schneider
Torsten Helle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Joma Polytec GmbH
Original Assignee
Joma Hydromechanic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE200610039698 external-priority patent/DE102006039698B3/de
Priority claimed from DE200620015508 external-priority patent/DE202006015508U1/de
Application filed by Joma Hydromechanic GmbH filed Critical Joma Hydromechanic GmbH
Publication of EP2049800A1 publication Critical patent/EP2049800A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2049800B1 publication Critical patent/EP2049800B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/18—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
    • F04C14/22—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members
    • F04C14/223—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members using a movable cam
    • F04C14/226—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members using a movable cam by pivoting the cam around an eccentric axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/002—Hydraulic systems to change the pump delivery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/08—Regulating by delivery pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/18—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
    • F04C14/22—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/18—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/21—Pressure difference

Definitions

  • the invention relates to a feed pump for hydraulic media.
  • Feed pumps have a delivery volume, which depends on the speed of the feed pump and its drive. Depending on the system resistance of the consumer or the facilities consuming the pumped hydraulic medium, the system pressure also depends on the delivery volume. In general, there is a desire to keep the system pressure at a constant level or at least within a predetermined range.
  • the invention is therefore based on the object, a delivery pump, in particular a pump control to propose, which is easier to set to a desired system pressure.
  • Figure 1 is a block diagram of a first embodiment of the invention
  • Figure Ia is an enlarged view of the pressure limiter according to Figure 1;
  • Figure 2 is an application example of the circuit shown in Figure 1 in a vane pump with adjustable rotor.
  • Figure 3 shows a variant of the embodiment of Figure 1 with lossless promotion
  • FIG. 3 a shows an enlarged representation of the pressure limiter according to FIG. 3;
  • FIG. 4 shows a variant of the embodiment according to FIG. 1 with a system pressure regulated within a bandwidth
  • FIG. 4a is an enlarged view of the pressure limiter according to Figure 4;
  • FIG. 5 shows an application example of the circuit shown in FIG. 4 in the case of a vane-cell pump with an adjustable rotor;
  • FIG. 6 shows a variant of the embodiment according to FIG. 4 with system pressure controlled within a bandwidth with loss-free delivery
  • FIG. 6a shows an enlarged representation of the pressure limiter according to FIG. 6;
  • Figure 7 shows the variant of Figure 4 in case of failure of the map control
  • FIG. 8 is a block diagram of another embodiment of the invention with constant pressure control
  • FIG. 9 shows an application example of the circuit shown in FIG. 8 in the case of a vane-cell pump with an adjustable rotor
  • FIG. 10 is a block diagram of another embodiment of the invention with constant pressure control
  • FIG. 11 shows an application example of the circuit shown in FIG. 10 in the case of a vane-cell pump with an adjustable rotor
  • FIG. 12 shows an application example of another
  • FIG. 13 shows an application example of another
  • Figure 15 shows a variant of the application example of Figure 13 in case of failure of the map control
  • FIG. 16 shows a variant of the invention according to FIG. 8.
  • FIG. 1 shows a generally designated 10 feed pump whose volume is adjustable.
  • the feed pump 10 has an input 12 which is connected to a tank 14.
  • the delivery pressure Pi is applied and at the output 16, a pressure relief valve 18 is connected.
  • This pressure relief valve 18 is also connected to the tank 14. If the delivery pressure Pi exceeds the opening pressure of the overpressure valve 18, eg 12 bar, then hydraulic medium flows into the tank 14.
  • the outlet 16 is connected to a pressure-reducing element 20, for example a filter 22, a diaphragm or the like.
  • the system pressure P 2 is applied .
  • the subsidized by the pump 10 hydraulic medium reaches a consumer 26, for example, to an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the hydraulic medium flows to the consumer 26 into the tank 14. Due to the pressure reducing element 20, the system pressure P 2 is smaller than the delivery pressure Pi.
  • the output 16 of the feed pump 10 is also connected to a first input 28 of a pump controller 30, the second input 32 is connected to the output 24 of the pressure reducing element 20.
  • the reference numeral 46, the minimum pressure of the pump controller 30 is designated.
  • the pump controller 30 adjusts the feed pump 10 in the direction of minimum delivery when the pressure at the second input 32 is greater than the pressure at the first input 28.
  • the voltage applied to the second input 32 pressure P 2 must exceed at least a minimum pressure, for example, 2 bar. Exceeds the voltage applied to the first input 28 or the minimum pressure of, for example, 2 bar the system pressure P 2 , the pump controller 30 adjusts the feed pump 10 in the direction of maximum delivery. As long as the system pressure P 2 is below the minimum pressure, the feed pump 10 is moved in the direction of maximum delivery.
  • a pressure limiter 34 is connected, the first input 36 is connected to the first input 28 of the pump controller 30 and the second input 38 is connected to the tank 14.
  • the system pressure P 2 is applied .
  • the desired size 42 of the pressure limiter 34 is in particular adjustable and is 5.5 bar, for example. This means that the pressure limiter 34 connects the first input 36 to the second input 38 when the control input 40, a pressure exceeding the target size 42 is applied, ie when the system pressure P 2 exceeds the target size. Hydraulic medium flows into the tank 14. As a result, the pressure at the first input 28 of the pump regulator 30 is reduced below the system pressure P 2 , so that the pump regulator 30 adjusts the feed pump 10 in the direction of minimum delivery.
  • the system pressure P 2 also drops until it drops below the value of the delivery pressure Pi, whereupon the pump regulator 30 is again adjusted in the direction of maximum delivery.
  • the system pressure P 2 is thus maintained between the minimum pressure and the desired size 42.
  • From the pressure limiter 34 so hydraulic fluid is discharged into the tank 14, which has not yet passed the pressure reducing element 20.
  • the system pressure P 2 is changed only by an adjustment of the feed pump 10.
  • a throttle 48 is provided, which is in particular adjustable.
  • the control piston 44 of the pressure limiter 34 is shown, wherein the control piston 44 is shown in its the first input 36 from the second input 38 separating position.
  • 2 shows an embodiment of a feed pump 10, to which the above-mentioned components are connected.
  • the feed pump 10 is a vane pump 50, whose rotor 52 is driven by a shaft 54 and in radial slots 56 carries a plurality of vanes 58, which rotate about sliding shoes 60 on an inner peripheral surface 62 of a stator 64.
  • the stator 64 is pivotally mounted and has a pivot axis 66 and two pistons 68 and 70 which correspond to the pistons 68 and 70 of the pump regulator 30 in FIG. By pivoting the stator 64 about the pivot axis 66 in the direction of the arrows 71, the delivery rate of the feed pump 10 is changed.
  • the second input 38 of the pressure limiter 34 is connected to the control input 40 so that the pressure applied to the first input 36 is transferred to the second input 38 when the pressure limiter 34 is open.
  • Such a circuit has the significant advantage that it works lossless. It can be seen from FIG. 3 a that the second input 38 is connected directly to the control input 40 and that displacement of the piston 44 causes a connection of the two inputs 36 and 38.
  • the output 24 of the pressure reducing element 20 is connected to an electromagnetically driven control valve 72 (a 3/2-way valve).
  • the output 24 of the pressure-reducing element 20 is connected via the control valve 72 to a second control input 74 of the pressure limiter 34.
  • actuating forces for the pressure limiter 34 thus act on the first control input 40 applied system pressure P 2 with the force acting within the control piston 44 force Fi and applied to the second control input 74 system pressure P 2 with the force acting within the control piston 44 force F 2nd
  • the control piston 44 is shown in the figure 4a, from which it can be clearly seen that the force F 2 due to the larger effective piston area is greater than the force Fi, which acts only on an annular surface.
  • the control valve 72 is driven, for example, by a motor computer 76, whereby a map control of the feed pump 10 is made possible.
  • the system pressure P 2 can be set to any value between the minimum pressure (pump controller 30) and the desired size 42 (pressure limiter 34).
  • shut-off valve 78 which is controlled by the system pressure P 2 and whose input 80 is connected to the output 82 of the control valve 72.
  • the output 84 of the shut-off valve 78 is connected to the second input 32 of the pump controller 30 and to the control input 40 of the pressure limiter 34. Accordingly, the system pressure P 2 is present at the control input 40.
  • control valve 72 If the control valve 72 is actuated via the engine computer 76 and assumes the position shown in FIG. 4, then the system pressure P 2 is applied to the second control input 74 of the pressure limiter 34 and the pressure limiter 34 opens since the force F 2 due to the system pressure P 2 at the second control input 74 in addition to the force Fi of the system pressure P 2 is added to the control input 40, so that the two inputs 36 and 38 are connected to each other.
  • the pump controller 30 adjusts the feed pump 10 in the direction of minimum delivery.
  • the control valve 72 is switched over and closes the second control input 74.
  • the system pressure P 2 then rises until it reaches the setpoint 42 or until the engine computer 76 in turn controls the control valve 72 controls and opens. In this way, the system pressure P 2 according to a map control within a predetermined bandwidth can be set to desired different values.
  • FIG. 5 shows the feed pump 10 with the circuit shown in FIG.
  • the pressure limiter 34 has the second control input 74, which is connected both to the control valve 72 and to the shut-off valve 78.
  • the control valve 72 is actuated by the engine computer 76 and connects the second control input 74 via the shut-off valve 78 to the outlet 24 of the pressure-reducing element 20.
  • control input 40 of the pressure limiter 34 is connected to its second input 38.
  • FIG. 6a shows the control piston 44 in the pressure limiter 34.
  • This variant represents a lossless control of the feed pump 10.
  • FIG. 7 shows the position of the circuit in the event of failure of the engine computer 76 or the map control.
  • the control valve 72 is not activated and closes the output 24 in the direction of the shut-off valve 78 and the pressure limiter 34. Accordingly, there is no pressure at the second control input 74, so that the force F 2 is zero.
  • the second input 32 of the pump controller 30 is also no pressure, so that it assumes the position for maximum promotion.
  • the system pressure P 2 increases until the shut-off valve 78 is changed over and connects the output 24 with both the pump regulator 30 and with the pressure limiter 34.
  • the control input 40 is now the system pressure P 2 and the pressure limiter 34 opens as soon as the pressure of the target size 42 is exceeded.
  • the pump controller 30 is adjusted towards minimum promotion. This means that in the event of failure of the engine computer 76, the system pressure P 2 is determined by the desired value 42. Also in this variant of the second input 38, as in the variant of Figures 3 and 6, are connected to the control input 40. This variant would then also lossless.
  • FIG. 8 shows a further variant of the invention, with only the differences in comparison with the variant of FIG. 1 being discussed below.
  • the pressure limiter 34 is formed by a hydraulically driven control valve 86 (a 4/2-way valve), whose one, in particular adjustable control value 42 is for example 5.5 bar.
  • the other control variable is supplied by the system pressure P 2 , which is applied to the input 88.
  • the second input 32 of the pump regulator 30 is connected to the tank 14 and the first input 28 of the pump regulator 30 is connected to the outlet 16 of the feed pump 10.
  • the pump controller 30 is thereby adjusted in the direction of maximum delivery.
  • FIG. 9 shows this variant in an exemplary embodiment to which the above-mentioned components are connected. The same components are provided with the same reference numerals.
  • the second input 32 of the pump regulator 30 is connected to the tank 14 and the outlet 16 of the feed pump 10 is connected directly to the consumer 26.
  • the pump controller 30 is moved in the direction of maximum delivery, as long as the delivery pressure Pi is below the manipulated variable 42. If the delivery pressure Pi exceeds the manipulated variable 42, then the output 24 of the pressure reducing element 20 with the tank 14 and the output 16 of the feed pump 10 with the second input 32 of the Pump controller 30 is connected, so that the pump controller 30 is adjusted in the direction of minimum promotion, since at the first input 28, a pressure is applied, which is smaller than the delivery pressure Pi due to the throttle 48.
  • Figure 11 shows this variant in one embodiment.
  • the pressure limiter 34 is designed as a 4/2-way valve 90.
  • the first control input 40 with the shut-off valve 78 and the second control input 74 are connected both to the control valve 72 and to the shut-off valve 78.
  • the directional control valve 90 reverses and connects the first input 28 to the tank 14, so that the pump regulator 30 is adjusted in the direction of minimum delivery.
  • the 4/2-way valve 90 connects the second input 32 of the pump regulator 30 to the tank, so that the pump regulator 30 is initially adjusted in the direction of maximum delivery.
  • the output 24 is connected to the system pressure P 2 to the first input 28 of the pump controller 30.
  • the directional valve 90 reverses and connects the second input 32 of the pump regulator 30 to the output 24 and the first input 28 of the pump regulator 30 to the tank 14, so that the pump regulator 30 is adjusted in the direction of minimum funding.
  • FIG. 16 shows a variant of the invention according to FIG. 8, wherein the pressure limiter 34 is designed as a 4/2-way valve 86 and not only via the input 88, to which the system pressure P 2 is applied, but also in parallel by means of the motor computer 76 electromagnetically driven becomes.
  • the first input 28 of the pump controller 30 with the tank 14 and the second input 32 of the pump controller is designed as a 4/2-way valve 86 and not only via the input 88, to which the system pressure P 2 is applied, but also in parallel by means of the motor computer 76 electromagnetically driven becomes.
  • the pump regulator 30 connected to the output 24.
  • the pump regulator 30 is adjusted in the direction of minimum delivery.
  • the 4/2-way valve 86 at which point the second input 32 of the pump controller 30 is connected to the tank 14 and the first input 28 to the output 24.
  • the pump regulator 30 is adjusted in the direction of maximum delivery.

Landscapes

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  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Förderpumpe für hydraulische Medien mit einem Eingang (12) und einem Ausgang (16), wobei am Ausgang ein Förderdruck anliegt, mit einem mit dem Ausgang verbundenen Druckminderelement (20), an dessen Ausgang (24) der Systemdruck anliegt und der mit einem Verbraucher (26) verbunden ist, wobei der Ausgang mit dem ersten Eingang (28) eines Pumpenreglers (30) verbunden ist, dessen zweiter Eingang (32) mit dem Ausgang des Druckminderelements verbunden ist, und der Pumpenregler die Förderpumpe (10) in Richtung Maximal förderung stellt, wenn der Systemdruck (?2) kleiner einem Mindestdruck (46) oder der Systemdruck kleiner dem Förderdruck ist, und parallel zum Pumpenregler ein Druckbegrenzer (34) derart geschaltet ist, dass an dessen erstem Eingang (36) der Förderdruck und an dessen Steuereingang (40) der Systemdruck anliegen, wobei der Druckbegrenzer öffnet, wenn der Förderdruck größer einer Sollgröße (42) ist.

Description

Titel : Förderpumpe
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Förderpumpe für hydraulische Medien.
Förderpumpen besitzen ein Fördervolumen, welches von der Drehzahl der Förderpumpe und deren Antrieb abhängt. Abhängig vom Systemwiderstand des Verbrauchers beziehungsweise der das geförderte hydraulische Medium verbrauchenden Einrichtungen hängt auch der Systemdruck vom Fördervolumen ab. In der Regel besteht der Wunsch, den Systemdruck auf einem konstanten Niveau oder zumindest innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite zu halten.
Aus der DE 101 04 635 Al ist ein Verfahren zum Aufrechterhalten einer konstanten Ausgangsgröße einer Förderpumpe bekannt geworden. Bei diesem Verfahren wird abhängig vom Ausgangsdruck der Förderpumpe deren Antriebsdrehzahl gesteuert. Hierfür bedarf es eines steuerbaren Getriebes, was unter Umständen, das heißt abhängig von der Leistung der Förderpumpe, aufwändig und kostspielig ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Förderpumpe, insbesondere eine Pumpenregelung, vorzuschlagen, die einfacher auf einen gewünschten Systemdruck einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird mit einer Förderpumpe gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung bevorzugte
Ausführungsformen im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung als auch in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Figur Ia eine vergrößerte Wiedergabe des Druckbegrenzers gemäß Figur 1;
Figur 2 ein Anwendungsbeispiel der in der Figur 1 dargestellten Schaltung bei einer Flügelzellenpumpe mit verstellbarem Rotor;
Figur 3 eine Variante der Ausführungsform gemäß Figur 1 mit verlustfreier Förderung;
Figur 3a eine vergrößerte Wiedergabe des Druckbegrenzers gemäß Figur 3 ;
Figur 4 eine Variante der Ausführungsform gemäß Figur 1 mit einem innerhalb einer Bandbreite geregelten Systemdruck;
Figur 4a eine vergrößerte Wiedergabe des Druckbegrenzers gemäß Figur 4 ; Figur 5 ein Anwendungsbeispiel der in der Figur 4 dargestellten Schaltung bei einer Flügelzellenpumpe mit verstellbarem Rotor;
Figur 6 eine Variante der Ausführungsform gemäß Figur 4 mit einem innerhalb einer Bandbreite geregelten Systemdruck mit verlustfreier Förderung;
Figur 6a eine vergrößerte Wiedergabe des Druckbegrenzers gemäß Figur 6;
Figur 7 die Variante gemäß Figur 4 bei Ausfall der Kennfeldregelung;
Figur 8 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit Konstantdruckregelung;
Figur 9 ein Anwendungsbeispiel der in der Figur 8 dargestellten Schaltung bei einer Flügelzellenpumpe mit verstellbarem Rotor;
Figur 10 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit Konstantdruckregelung;
Figur 11 ein Anwendungsbeispiel der in der Figur 10 dargestellten Schaltung bei einer Flügelzellenpumpe mit verstellbarem Rotor;
Figur 12 ein Anwendungsbeispiel einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung mit Kennfeldregelung in einer Flügelzellenpumpe mit verstellbarem Rotor;
Figur 13 ein Anwendungsbeispiel einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung mit Kennfeldregelung in einer Flügelzellenpumpe mit verstellbarem Rotor; Figur 14 eine Variante des Anwendungsbeispiel der Figur 12 bei Ausfall der Kennfeldregelung;
Figur 15 eine Variante des Anwendungsbeispiel der Figur 13 bei Ausfall der Kennfeldregelung; und
Figur 16 eine Variante der Erfindung gemäß Figur 8.
Das in der Figur 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt eine insgesamt mit 10 bezeichnete Förderpumpe, deren Volumen regelbar ist. Die Förderpumpe 10 besitzt einen Eingang 12, der mit einem Tank 14 verbunden ist. Am Ausgang 16 liegt der Förderdruck Pi an und am Ausgang 16 ist ein Überdruckventil 18 angeschlossen. Dieses Überdruckventil 18 ist ebenfalls mit dem Tank 14 verbunden. Übersteigt der Förderdruck Pi den Öffnungsdruck des Überdruckventil 18, z.B. 12 bar, dann strömt Hydraulikmedium in den Tank 14 ab.Außerdem ist der Ausgang 16 mit einem Druckminderelement 20, zum Beispiel mit einem Filter 22, einer Blende oder dergleichen verbunden. Am Ausgang 24 des Druckminderelements 20 liegt der Systemdruck P2 an. Das von der Förderpumpe 10 geförderte hydraulische Medium gelangt zu einem Verbraucher 26, zum Beispiel zu einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Das hydraulische Medium fließt nach dem Verbraucher 26 in den Tank 14 ab. Aufgrund des Druckminderelements 20 ist der Systemdruck P2 kleiner als der Förderdruck Pi.
Der Ausgang 16 der Förderpumpe 10 ist außerdem mit einem ersten Eingang 28 eines Pumpenreglers 30 verbunden, dessen zweiter Eingang 32 mit dem Ausgang 24 des Druckminderelements 20 verbunden ist. Mit dem Bezugszeichen 46 ist der Mindestdruck des Pumpenreglers 30 bezeichnet. Der Pumpenregler 30 verstellt die Förderpumpe 10 in Richtung Minimalförderung, wenn der Druck am zweiten Eingang 32 größer ist als der Druck am ersten Eingang 28. Der am zweiten Eingang 32 anliegende Druck P2 muss aber mindestens einen Mindestdruck zum Beispiel von 2 bar überschreiten. Übersteigt der am ersten Eingang 28 anliegende Druck oder der Mindestdruck von zum Beispiel 2 bar den Systemdruck P2, verstellt der Pumpenregler 30 die Förderpumpe 10 in Richtung Maximalförderung. Solange der Systemdruck P2 unterhalb des Mindestdrucks liegt, wird die Förderpumpe 10 in Richtung Maximalförderung verstellt.
Parallel zum Pumpenregler 30 ist ein Druckbegrenzer 34 geschaltet, dessen erster Eingang 36 mit dem ersten Eingang 28 des Pumpenreglers 30 verbunden ist und dessen zweiter Eingang 38 mit dem Tank 14 verbunden ist. Am Steuereingang 40 liegt der Systemdruck P2 an. Die Sollgröße 42 des Druckbegrenzers 34 ist insbesondere einstellbar und beträgt um Beispiel 5,5 bar. Dies bedeutet, dass der Druckbegrenzer 34 den ersten Eingang 36 mit dem zweiten Eingang 38 verbindet, wenn am Steuereingang 40 ein die Sollgröße 42 überschreitender Druck anliegt, d.h. wenn der Systemdruck P2 die Sollgröße überschreitet. Hydraulikmedium strömt in den Tank 14 ab. Dadurch verringert sich der Druck am ersten Eingang 28 des Pumpenreglers 30 unter den Systemdruck P2, so dass der Pumpenregler 30 die Förderpumpe 10 in Richtung Minimalförderung verstellt. Der Systemdruck P2 sinkt dadurch ebenfalls ab, bis er unter den Wert des Förderdrucks Pi absinkt, woraufhin der Pumpenregler 30 wieder in Richtung Maximalförderung verstellt wird. Der Systemdruck P2 wird also zwischen dem Mindestdruck und der Sollgröße 42 gehalten. Vom Druckbegrenzer 34 wird also Hydraulikmedium in den Tank 14 abgeleitet, welches das Druckminderelement 20 noch nicht passiert hat. Der Systemdruck P2 wird nur durch eine Verstellung der Förderpumpe 10 verändert. Außerdem ist erkennbar, dass zwischen dem Ausgang 16 der Förderpumpe 10 und dem ersten Eingang 38 des Pumpenreglers 30 eine Drossel 48 vorgesehen ist, die insbesondere einstellbar ist.
In der Figur Ia ist der Steuerkolben 44 des Druckbegrenzers 34 gezeigt, wobei der Steuerkolben 44 in seiner den ersten Eingang 36 vom zweiten Eingang 38 trennenden Stellung dargestellt ist. In der Figur 2 ist eine Ausführungsform einer Förderpumpe 10 dargestellt, an welche die oben erwähnten Bauteile angeschlossen sind. Dabei sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Erkennbar ist, dass die Förderpumpe 10 eine Flügelzellenpumpe 50 ist, deren Rotor 52 von einer Welle 54 angetrieben wird und in radialen Schlitzen 56 eine Vielzahl von Flügeln 58 trägt, welche über Gleitschuhe 60 an einer Innenumfangsfläche 62 eines Stators 64 umlaufen. Der Stator 64 ist schwenkbar gelagert und besitzt eine Schwenkachse 66 sowie zwei Kolben 68 und 70, die den Kolben 68 und 70 des Pumpenreglers 30 in der Figur 1 entsprechen. Durch Verschwenken des Stators 64 um die Schwenkachse 66 in Richtung der Pfeile 71 wird die Förderleistung der Förderpumpe 10 verändert.
Bei der in der Figur 3 dargestellten Variante ist der zweite Eingang 38 des Druckbegrenzers 34 mit dem Steuereingang 40 verbunden, so dass bei offenem Druckbegrenzer 34 der am ersten Eingang 36 anliegende Druck an den zweiten Eingang 38 übergeleitet wird. Eine derartige Schaltung besitzt den wesentlichen Vorteil, dass sie verlustfrei arbeitet. Aus der Figur 3a ist erkennbar, dass der zweite Eingang 38 direkt mit dem Steuereingang 40 verbunden ist und das ein Verschieben des Kolbens 44 eine Verbindung der beiden Eingänge 36 und 38 bewirkt.
In der Figur 4 ist der Ausgang 24 des Druckminderelements 20 mit einem elektromagnetisch angetriebenen Steuerventil 72 (einem 3/2-Wegeventil) verbunden. In der in der Figur 4 dargestellten Arbeitsstellung des Steuerventils 72 ist der Ausgang 24 des Druckminderelements 20 über das Steuerventil 72 mit einem zweiten Steuereingang 74 des Druckbegrenzers 34 verbunden. Als Stellkräfte für den Druckbegrenzer 34 wirken also der am ersten Steuereingang 40 anliegende Systemdruck P2 mit der innerhalb des Steuerkolbens 44 wirkenden Kraft Fi sowie der am zweiten Steuereingang 74 anliegende Systemdruck P2 mit der innerhalb des Steuerkolbens 44 wirkenden Kraft F2. Der Steuerkolben 44 ist in der Figur 4a dargestellt, woraus deutlich erkennbar ist, dass die Kraft F2 aufgrund der größeren wirksamen Kolbenfläche größer ist als die Kraft Fi, die lediglich auf eine Ringfläche wirkt.
Das Steuerventil 72 wird zum Beispiel von einem Motorrechner 76 angesteuert, wodurch eine Kennfeldregelung der Förderpumpe 10 ermöglicht wird. Der Systemdruck P2 kann auf jeden Wert zwischen dem Mindestdruck (Pumpenregler 30) und der Sollgröße 42 (Druckbegrenzer 34) eingestellt werden.
Die Figur 4 zeigt außerdem ein Absperrventil 78, welches vom Systemdruck P2 angesteuert wird und dessen Eingang 80 mit dem Ausgang 82 des Steuerventils 72 verbunden ist. Der Ausgang 84 des Absperrventils 78 ist mit dem zweiten Eingang 32 des Pumpenreglers 30 sowie mit dem Steuereingang 40 des Druckbegrenzers 34 verbunden. Am Steuereingang 40 liegt demnach der Systemdruck P2 an.
Wird das Steuerventil 72 über den Motorrechner 76 angesteuert und nimmt dieses die in der Figur 4 gezeigte Stellung ein, dann liegt am zweiten Steuereingang 74 des Druckbegrenzers 34 der Systemdruck P2 an und der Druckbegrenzer 34 öffnet, da die Kraft F2 aufgrund des Systemdruck P2 am zweiten Steuereingang 74 zusätzlich zur Kraft Fi des Systemdruck P2 am Steuereingang 40 hinzukommt, so dass die beiden Eingänge 36 und 38 miteinander verbunden werden. Der Pumpenregler 30 verstellt die Förderpumpe 10 in Richtung Minimalförderung.
Ist der gewünschte Systemdruck P2 erreicht, was vom Motorrechner 76 festgestellt wird, wird das Steuerventil 72 umgeschaltet und verschließt den zweiten Steuereingang 74. Der Systemdruck P2 steigt daraufhin an, bis er die Sollgröße 42 erreicht oder bis der Motorrechner 76 wiederum das Steuerventil 72 ansteuert und öffnet. Auf diese Weise kann der Systemdruck P2 gemäß einer Kennfeldregelung innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite auf gewünschte unterschiedliche Werte eingestellt werden.
Die Figur 5 zeigt die Förderpumpe 10 mit der in der Figur 4 dargestellten Schaltung. Zusätzlich zu der in der Figur 2 dargestellten Ausführungsform weist der Druckbegrenzer 34 den zweiten Steuereingang 74 auf, der sowohl mit dem Steuerventil 72 als auch mit dem Absperrventil 78 verbunden ist. Das Steuerventil 72 wird vom Motorrechner 76 angesteuert und verbindet den zweiten Steuereingang 74 über das Absperrventil 78 mit dem Ausgang 24 des Druckminderelements 20.
Bei der in der Figur 6 dargestellten Variante ist, wie in der Figur 3, der Steuereingang 40 des Druckbegrenzers 34 mit dessen zweiten Eingang 38 verbunden. Dies ist auch deutlich aus der Figur 6a erkennbar, die den Steuerkolben 44 im Druckbegrenzer 34 zeigt. Diese Variante stellt eine verlustfreie Steuerung der Förderpumpe 10 dar.
Die Figur 7 zeigt die Stellung der Schaltung bei Ausfall des Motorrechners 76 beziehungsweise der Kennfeldregelung. In diesem Falle wird das Steuerventil 72 nicht angesteuert und verschließt den Ausgang 24 in Richtung des Absperrventils 78 und des Druckbegrenzers 34. Am zweiten Steuereingang 74 liegt demnach kein Druck an, so dass die Kraft F2 Null ist. Am zweiten Eingang 32 des Pumpenreglers 30 liegt ebenfalls kein Druck an, so dass er die Stellung für Maximalförderung einnimmt. Dadurch steigt der Systemdruck P2 so lange an, bis das Absperrventil 78 umgestellt wird und den Ausgang 24 sowohl mit dem Pumpenregler 30 als auch mit dem Druckbegrenzer 34 verbindet. Am Steuereingang 40 liegt nunmehr der Systemdruck P2 an und der Druckbegrenzer 34 öffnet, sobald der Druck der Sollgröße 42 überschritten wird. Da dann der Druck am ersten Eingang 36 abfällt, wird der Pumpenregler 30 in Richtung auf Minimalförderung verstellt. Dies bedeutet, dass bei einem Ausfall des Motorrechners 76 der Systemdruck P2 von der Sollgröße 42 bestimmt wird. Auch bei dieser Variante kann der zweite Eingang 38, wie bei der Variante der Figuren 3 und 6, mit dem Steuereingang 40 verbunden werden. Diese Variante wäre dann ebenfalls verlustfrei.
Die Figur 8 zeigt eine weitere Variante der Erfindung, wobei nachfolgend lediglich auf die Unterschiede im Vergleich zur Variante der Figur 1 eingegangen wird. Der Druckbegrenzer 34 wird von einem hydraulisch angetriebenen Steuerventil 86 (einem 4/2-Wegeventil) gebildet, dessen eine, insbesondere einstellbare Stellgröße 42 bei beispielsweise 5,5 bar liegt. Die andere Stellgröße wird vom Systemdruck P2 geliefert, der am Eingang 88 anliegt. In der in Figur 8 gezeigten Stellung des Steuerventils 86 ist der zweite Eingang 32 des Pumpenreglers 30 mit dem Tank 14 und der erste Eingang 28 des Pumpenreglers 30 mit dem Ausgang 16 der Förderpumpe 10 verbunden. Der Pumpenreglers 30 wird dadurch in Richtung Maximalförderung verstellt. Übersteigt der Systemdruck P2 die Stellgröße 42, dann ändert das Steuerventil 86 die Stellung und legt an den zweiten Eingang 32 des Pumpenreglers 30 den Systemdruck P2 und verbindet den erste Eingang 28 des Pumpenreglers 30 mit dem Tank 14. Der Pumpenregler 30 wird in Richtung Minimalförderung verstellt, so dass auch der Systemdruck P2 sinkt. Unterschreitet der Systemdruck P2 die Stellgröße 42, nimmt das Steuerventil 86 wieder seine Ausgangsstellung ein. Die Figur 9 zeigt diese Variante in einem Ausführungsbeispiel, an welche die oben erwähnten Bauteile angeschlossen sind. Dabei sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei der in der Figur 10 gezeigten Variante der Erfindung ist in der Grundstellung des Steuerventils 86 der zweite Eingang 32 des Pumpenreglers 30 mit dem Tank 14 und der Ausgang 16 der Förderpumpe 10 direkt mit dem Verbraucher 26 verbunden. Der Pumpenreglers 30 wird in Richtung Maximalförderung verstellt, solange der Förderdruck Pi unterhalb der Stellgröße 42 liegt. Übersteigt der Förderdruck Pi die Stellgröße 42, dann der Ausgang 24 des Druckminderelements 20 mit dem Tank 14 und der Ausgang 16 der Förderpumpe 10 mit dem zweiten Eingang 32 des Pumpenreglers 30 verbunden, so dass der Pumpenreglers 30 in Richtung Minimalförderung verstellt wird, da am ersten Eingang 28 ein Druck anliegt, der aufgrund der Drossel 48 kleiner ist als Förderdruck Pi. Die Figur 11 zeigt diese Variante in einem Ausführungsbeispiel .
Bei der in der Figur 12 gezeigten Variante der Erfindung, die im wesentlichen der der Figur 5 entspricht, ist der Druckbegrenzer 34 als 4/2-Wegeventil 90 ausgebildet. Dabei sind der erste Steuereingang 40 mit dem Absperrventil 78 und der zweite Steuereingang 74 sowohl mit dem Steuerventil 72 als auch mit dem Absperrventil 78 verbunden. Sobald der Förderdruck Pi und der Systemdruck P2 die Stellgröße 42 übersteigen, stellt das Wegeventil 90 um und verbindet den ersten Eingang 28 mit dem Tank 14, so dass der Pumpenregler 30 in Richtung Minimalförderung verstellt wird.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 13 verbindet das 4/2- Wegeventil 90 den zweiten Eingang 32 des Pumpenreglers 30 mit dem Tank, so dass der Pumpenregler 30 zunächst in Richtung Maximalförderung verstellt ist. Außerdem ist der Ausgang 24 mit dem Systemdruck P2 mit dem ersten Eingang 28 des Pumpenreglers 30 verbunden. Sobald der Förderdruck Pi und der Systemdruck P2 die Stellgröße 42 übersteigen, stellt das Wegeventil 90 um und verbindet den zweiten Eingang 32 des Pumpenreglers 30 mit dem Ausgang 24 sowie den ersten Eingang 28 des Pumpenreglers 30 mit dem Tank 14, so dass der Pumpenregler 30 in Richtung Minimalförderung verstellt wird.
Bei der in der Figur 14 dargestellten Schaltstellung, welche der der Figur 12 entspricht, sind das Steuerventil 72 und das Absperrventil 78 umgestellt. Da der zweite Eingang 32 Pumpenreglers 30 mit dem Tank 14 verbunden ist, ist der Pumpenregler 30 in Richtung Maximalförderung verstellt. Am Verbraucher 26 liegt der Systemdruck P2 an. Bei der in der Figur 15 dargestellten Schaltstellung, welche der der Figur 13 entspricht, sind das Steuerventil 72 und das Absperrventil 78 ebenfalls umgestellt. Der zweite Eingang 32 des Pumpenreglers 30 ist mit dem Tank 14 und dessen erster Eingang 28 mit dem Ausgang 24 verbunden. Der Pumpenregler 30 ist in Richtung Maximalförderung verstellt und am Verbraucher
26 liegt der Systemdruck P2 an. Von Vorteil bei den letztgenannten Varianten ist, dass die Verstellkammern des Pumpenreglers 30 reinölseitig mit dem Systemdruck P2 versorgt werden. Dadurch kann verschmutzungsbedingter Ausfall weitestgehend ausgeschlossen werden.
Die Figur 16 zeigt eine Variante der Erfindung gemäß Figur 8, wobei der Druckbegrenzer 34 als 4/2-Wegeventil 86 ausgebildet ist und nicht nur über den Eingang 88, an dem der Systemdruck P2 anliegt, sondern parallel auch mittels des Motorrechners 76 elektromagnetisch angetriebenen wird. In der in der Figur 16 gezeigten Stellung ist der erste Eingang 28 des Pumpenreglers 30 mit dem Tank 14 und der zweite Eingang 32 des Pumpenreglers
30 mit dem Ausgang 24 verbunden. Der Pumpenregler 30 wird in Richtung Minimalförderung verstellt. Bei Ausfall des Motorrechners 76 stellt das 4/2-Wegeventil 86 um woraufhin der zweite Eingang 32 des Pumpenreglers 30 ist mit dem Tank 14 und dessen erster Eingang 28 mit dem Ausgang 24 verbunden werden. Der Pumpenregler 30 ist in Richtung Maximalförderung verstellt.

Claims

Patentansprüche
1. Förderpumpe (10) für hydraulische Medien mit einem Eingang (12) und einem Ausgang (16), wobei am Ausgang (16) ein Förderdruck (Pi) anliegt, mit einem mit dem
Ausgang (16) verbundenen Druckminderelement (20), an dessen Ausgang (24) der Systemdruck (P2) anliegt und der Ausgang (24) mit einem Verbraucher (26) verbunden ist, wobei der Ausgang (24) mit dem ersten Eingang (28) eines Pumpenreglers (30) verbunden ist, dessen zweiter Eingang
(32) mit dem Ausgang (24) des Druckminderelements (20) verbunden ist, und der Pumpenregler (30) die Förderpumpe
(10) in Richtung Maximalförderung stellt, wenn der Systemdruck (P2) kleiner als ein Mindestdruck (46) oder der Systemdruck (P2) kleiner als der am ersten Eingang
(28) anliegende Druck ist, und parallel zum Pumpenregler
(30) ein Druckbegrenzer (34) derart geschaltet ist, dass an dessen erstem Eingang (36) der am ersten Eingang (28) des Pumpenreglers (30) anliegende Druck und an dessen Steuereingang (40) der Systemdruck (P2) anliegen, wobei der Druckbegrenzer (34) öffnet, wenn der Systemdruck (P2) größer einer Sollgröße (42) ist.
2. Förderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckminderelement (20) ein Filter (22) oder dergleichen ist.
3. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestdruck (46) 1,5 bar bis 3 bar, insbesondere 2 bar, beträgt und/oder während des Regelbetriebs oder bei Stillstand der Regelung einstellbar ist.
4. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollgröße (42) 4 bar bis 8 bar, insbesondere 5,5 bar, beträgt und/oder während des Regelbetriebs oder bei Stillstand der Regelung einstellbar ist.
5. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ausgang (16) der Förderpumpe (10) und dem ersten Eingang (28) des Pumpenreglers (30) eine Drossel (48) zwischengeschaltet ist.
6. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ausgang (16) der Förderpumpe (10) ein Überdruckventil (18) vorgesehen ist.
7. Förderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil bei 9 bar bis 15 bar, insbesondere bei 12 bar, und/oder einem während des Regelbetriebs oder bei Stillstand der Regelung einstellbaren Druck z.B. in einen Tank (14) öffnet.
8. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Eingang (38) des Druckbegrenzers (34) der Systemdruck (P2) anliegt und der offene Druckbegrenzer (34) den ersten Eingang (36) mit dem zweiten Eingang (38) verbindet.
9. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbegrenzer (34) einen zweiten Steuereingang (74) aufweist.
10. Förderpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Steuereingänge (40 und 74) des Druckbegrenzers (34) hydraulisch hintereinander geschaltet sind.
11. Förderpumpe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuereingang (74) des Druckbegrenzers (34) eine Druckkraftübersetzung bezüglich des ersten Steuereingangs (40) aufweist.
12. Förderpumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Ausgang (24) des Druckminderelements (20) mit dem zweiten Steuereingang (74) des Druckbegrenzers (34) verbindendes Steuerventil (72) vorgesehen ist.
13. Förderpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (82) des Steuerventils ((72) mit dem zweiten Eingang (74) des Druckbegrenzers (34) verbunden ist.
14. Förderpumpe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (72) hydraulisch und/oder elektromagnetisch ansteuerbar ist.
15. Förderpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (72) über eine Motorsteuerung (76) eines Kraftfahrzeugs ansteuerbar ist.
16. Förderpumpe nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ausgang (82) des Steuerventils (72) und dem ersten Steuereingang (40) des Druckbegrenzers (34) ein Absperrventil (78) vorgesehen ist.
17. Förderpumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (78) einen Steuereingang aufweist, an dem der Systemdruck (P2) anliegt.
18. Förderpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein den zweiten Ausgang (32) des Pumpenreglers (30) mit den Tank verbindendes Steuerventil (72) vorgesehen ist.
19. Förderpumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (72) als 4/2-Wegeventil (90) ausgebildet ist.
20. Förderpumpe nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (72) hydraulisch und/oder elektromagnetisch ansteuerbar ist.
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