DE10155876A1

DE10155876A1 - Oszillatorpumpe

Info

Publication number: DE10155876A1
Application number: DE2001155876
Authority: DE
Inventors: Michael Herrmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2003-05-22

Abstract

Es wird eine Oszillatorpumpe mit einem Gehäuse und einer darin angeordneten Scheibe beschrieben. In radialer Richtung ist zwischen dem Gehäuse und der Scheibe wenigstens ein Ringraum ausgebildet, in welchem durch wenigstens ein sich in diesem erstreckendes Trennelement, das mit dem Gehäuse und/oder der Scheibe verbunden ist, in Umfangsrichtung angeordnet Kammern gebildet sind. Das Gehäuse oder die Scheibe sind im wesentlichen verdrehgesichert gegen eine Rotation um die eigene Achse über einen exzentrischen Antrieb in eine oszillierende Bewegung versetzbar, wodurch ein Volumen der Kammern variierbar ist und diese einer Saugseite oder eine Druckseite der Pumpe zugeordnet werden. Die Druckseite der Pumpe weist mehrere Druckzweige auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Oszillatorpumpe mit einem Gehäuse und einer darin angeordneten Scheibe, wobei in radialer Richtung zwischen dem Gehäuse und der Scheibe wenigstens ein Ringraum ausgebildet ist.
Zur Versorgung von hydraulischen Verbrauchern mit einem hydraulischen Druckmittel werden in der Praxis Pumpen eingesetzt, welche nach dem sogenannten Verdrängerprinzip arbeiten, bei dem die zyklische Veränderung eines Volumens mit einer Förderung von Öl einhergeht. Dabei existieren unterschiedliche konstruktive Lösungsprinzipien, wobei diejenigen meist den Vorzug erhalten, welche einen hohen Wirkungsgrad und eine möglichst geringe Geräuschemission im gesamten Betriebsbereich sowie eine gute Steuer- bzw. Regelbarkeit und eine geringe Pulsation der Volumenströme bzw. der Momente bei einer hohen Zuverlässigkeit aufweisen.
Pumpen werden anhand der translatorischen oder rotatorischen Bewegung des Verdrängerelementes unterschieden. Bei translatorischen Verdrängern ist das Verdrängerelement üblicherweise als ein Kolben ausgebildet, weshalb sie als Kolbenpumpen bezeichnet werden. Bei den rotatorischen Verdrängern sind sogenannte Flügelzellen- und Zahnradpumpen bekannt.
Bei Kolbenpumpen wird zwischen Axialkolbenpumpen und Radialkolbenpumpen unterschieden, wobei bei Radialkolbenpumpen die Zylinder sternförmig um eine Antriebsachse angeordnet sind. Die Zylinderachsen stehen dabei senkrecht auf der Antriebsachse, und die Kolben bewegen sich in den Zylindern in radialer Richtung, wobei sie das Verdrängervolumen verändern.
Radialkolbenpumpen weisen den Nachteil auf, daß sie für eine ausreichend hohe Förderleistung einen großen Bauraum benötigen, der insbesondere im Bereich der Fahrzeuggetriebetechnik nur begrenzt zur Verfügung steht.
Verdrängerpumpen, die im Vergleich zu Radialkolbenpumpen bei gleichem Verdrängervolumen relativ geringe äußere Abmessungen aufweisen, stellen Flügelzellenpumpen und insbesondere Sperrflügelzellenpumpen dar. Diese zeichnen sich durch eine geringe Volumenstrompulsation und durch eine geringe Geräuschentwicklung aus, wobei sie im Vergleich zu Kolbenpumpen einen schlechteren volumetrischen Wirkungsgrad aufweisen.
Flügelzellenpumpen bestehen im wesentlichen aus einem exzentrisch in einem Stator gelagerten Rotor und Sperrkörpern, die beweglich oder starr angeordnet sind und als Flügel bezeichnet werden. Die im Rotor radial verschiebbar angeordneten Flügel teilen die Verdrängerräume der Flügelzellenpumpe voneinander und werden im Betrieb durch die Fliehkraft mit der Dichtkante an den Gehäusering gedrückt.
Bei einer aus der Praxis bekannten Sperrflügelzellenpumpe sind die Flügel außen am Stator angefedert gelagert, und es findet eine Relativbewegung zwischen den Flügeln und dem exzentrisch rotierenden Rotor statt. Bei dieser konstruktiven Ausgestaltung einer Flügelzellenpumpe wirken keine Fliehkräfte auf die Federung der Flügel ein, und die Relativgeschwindigkeit zwischen den Flügeln und dem Rotor ist im Vergleich zu einer vorbeschriebenen Flügelzellenpumpe geringer, da die Umfangsgeschwindigkeit an dem Innenradius, d. h. an der Rotoroberfläche, kleiner ist.
Flügelzellenpumpen weisen allgemein den Nachteil auf, daß die Abdichtung einzelner Kammern zwischen jeweils einem stehenden Bauteil und einem rotierenden Bauteil stattfindet. Eine Abdichtung gegenüber einem rotierenden Bauteil ist jedoch sehr aufwendig, kostenintensiv und mit einem hohen Wartungsaufwand verbunden.
Verdrängerpumpen der oben beschriebenen Bauarten werden in unterschiedlichen Gebieten verwendet, so z. B. auch als Getriebepumpen zur Förderung von Öl an unterschiedliche hydraulische Verbraucher und eine Schmierung des Getriebes. Hierbei wird üblicherweise eine einen Hauptdruckstrom fördernde Pumpe eingesetzt, wobei der Hauptdruckstrom im der Pumpe nachgeschalteten Hydrauliksystem zwischen den unterschiedlichen Verbrauchern, von denen für die Funktionserhaltung des Getriebes maßgebliche Verbraucher priorisiert sind, aufgeteilt wird. Nachteiligerweise kann es hier bei einem erhöhten Bedarf der priorisierten Verbraucher zu einer Unterversorgung der niedriger priorisierten Verbraucher kommen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Pumpe zu schaffen, die einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad bei einer geringen Geräuschentwicklung aufweist, einen geringen Bauraum benötigt und eine möglichst unter allen Betriebsbedingungen bedarfsgerechte Versorgung unterschiedlicher hydraulischer Verbraucher sicherstellt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Oszillatorpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Oszillatorpumpe mit einem Gehäuse und einer darin angeordneten Scheibe weist im Vergleich zu eingangs erwähnten bekannten Pumpen mit ähnlichen Abmessungen einen deutlich höheren Volumenförderstrom auf. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß die Oszillatorpumpe in ihren Abmessungen kleiner dimensioniert und insbesondere flacher gebaut werden kann. Des weiteren ist von Vorteil, daß ein Förderstrom und ein Druckpulsationsspektrum der erfindungsgemäßen Oszillatorpumpe einfach durch Änderung der Volumina und der Geometrie der Kammern sowie der Exzentrizität des exzentrischen Antriebes modifiziert werden kann.

Aufgrund der Ausbildung mehrerer in Umfangsrichtung des Ringraumes zwischen dem Gehäuse und der Scheibe angeordneter Kammern, welche durch wenigstens ein Trennelement voneinander abgeteilt sind, sowie durch die oszillierende Bewegung des Gehäuses oder der Scheibe weist die Oszillatorpumpe in vorteilhafter Weise ein gutes Druckumsteuerverhalten auf, d. h. bei einem Übergang von einer Saug- zu einer Druckphase einer jeden Kammer wird eine Erzeugung von Schwingungen, welche störende Betriebsgeräusche verursachen, vorteilhafterweise weitgehend vermieden.

Da die Oszillatorpumpe nach der Erfindung insbesondere in axialer Richtung einen geringen Bauraumbedarf hat, ist sie besonders vorteilhaft als Getriebepumpe eines Kraftfahrzeuges, und vor allem als Pumpe eines CVT(Continuously Variable Transmission)-Getriebes, bei dem der zur Verfügung stehende Bauraum besonders begrenzt ist.

Mit der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Oszillatorpumpe mit mehreren Druckzweigen eignet sich diese vor allem für Anwendungszwecke, bei denen gleichzeitig verschiedene Verbraucher mit variierendem Bedarf eines hydraulischen Systems zu versorgen sind.

Einen solchen Fall stellt insbesondere ein CVT- Getriebe dar, bei dem ein einen Variator mit Öldruck versorgender Primärkreislauf und ein Sekundärkreislauf mit einer Kühlung, einer Schmierung und weiteren hydraulischen Verbrauchern, welche einen geringeren Ölbedarf als die Verbraucher des Primärkreislaufes haben, vorhanden sind. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Oszillatorpumpe, deren Druckseite mehrere Druckzweige aufweist, kann z. B. ein Druckzweig dem Primärkreislauf und ein weiterer Druckzweig dem Sekundärkreislauf oder einzelnen Verbrauchern desselben zugeordnet sein, wobei durch geeignete Gestaltung und Steuerung der Pumpe bzw. deren Druckzweige jeweils eine bedarfsgerechte Förderstrommenge eingestellt werden kann.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung entnehmbar.

Mehrere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Oszillatorpumpe nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1a bis 1d eine perspektivische Draufsicht auf eine Oszillatorpumpe nach der Erfindung mit einem Gehäuse und einer darin oszillierend durch einen Exzenterantrieb bewegten Scheibe in vier verschiedenen Stellungen während einer vollen Umdrehung des Exzenterantriebes;
Fig. 2 das Gehäuse der Oszillatorpumpe gemäß Fig. 1a bis 1d in einer perspektivischen Draufsicht;
Fig. 3 eine dreidimensionale Unteransicht der Scheibe der Oszillatorpumpe gemäß Fig. 1a bis 1d in Alleinstellung;
Fig. 4a und 4b einen stark schematisierten Querschnitt durch das Gehäuse, die Scheibe und einen Deckel einer weiteren Oszillatorpumpe während einer Saug- und einer Förderphase, wobei zwischen den Bauteilen zwei separate Ringräume ausgebildet sind;
Fig. 5a und 5b einen stark schematisierten Querschnitt durch das Gehäuse, die Scheibe und den Deckel einer weiteren Oszillatorpumpe während einer Saugphase und einer Förderphase, wobei zwischen den Bauteilen drei separate Ringräume ausgebildet sind;
Fig. 6 eine stark schematisierte Draufsicht auf die Oszillatorpumpe nach Fig. 4a und 4b mit zwei separaten Ringräumen, deren Kammerteilung winkelversetzt zueinander ausgebildet ist;
Fig. 7 eine Einlaßsteuerung anhand einer Unteransicht eines Deckels des Gehäuses der erfindungsgemäßen Oszillatorpumpe, wobei der Deckel mit Rückschlagventilen versehen ist;
Fig. 8 eine weitere Einlaßsteuerung anhand einer stark schematisierten Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Oszillatorpumpe, wobei die Scheibe als Steuerspiegel ausgebildet ist;
Fig. 9 eine weitere Einlaßsteuerung anhand einer stark schematisierten Draufsicht auf eine Oszillatorpumpe nach der Erfindung, wobei die Exzenterscheibe als Steuerspiegel ausgebildet ist;
Fig. 10 eine Auslaßsteuerung anhand einer dreidimensionalen Seitenansicht des Gehäuses einer Oszillatorpumpe, wobei ein Ventilband in einer Nut des Gehäuses angeordnet ist;
Fig. 11a und 11b zwei Prinzipskizzen einer Vorsteuerung zur Öffnung des Ventilbandes nach Fig. 11 mittels eines als Steg ausgebildeten Trennelementes, welches zusammen mit einem äußeren Ring des Gehäuses einen Hohlraum begrenzt, der eine Verbindung zu einer Auflagefläche des Ventilbandes aufweist;
Fig. 12 eine weitere Auslaßsteuerung anhand einer schematisierten Draufsicht auf die Oszillatorpumpe, wobei die Exzenterscheibe als ein Steuerspiegel für die Auslässe der Kammern ausgebildet ist;
Fig. 13 eine Abwicklung einer der Scheibe zugewandten Stirnseite der Exzenterscheibe nach Fig. 12, welche mit einer keilförmigen Steuernut versehen ist;
Fig. 14 eine weitere Auslaßsteuerung anhand eines stark schematisierten Teilausschnittes der Oszillatorpumpe, wobei ein Trennelement als Steuerspiegel für eine Auslaßsteuerung ausgebildet ist;
Fig. 15 die Darstellung gemäß Fig. 14, wobei der Steuerspiegel in einer Position dargestellt ist, in der eine Verbindung einer Kammer zu einem Hochdruckbereich der Pumpe von dem Trennelement freigegeben ist;
Fig. 16a und 16b einen stark schematisierten Teilausschnitt der Oszillatorpumpe, und wobei ein Auslaß durch ein Trennelement, einen Bolzen und das Gehäuse gebildet ist, wobei das als Steg ausgebildete Trennelement den Steuerspiegel darstellt;
Fig. 17 einen Auslaß einer Kammer, welcher mit einem Kolben ansteuerbar ist;
Fig. 18 den Auslaß gemäß Fig. 17, wobei der Auslaß durch den Kolben freigegeben ist;
Fig. 19 einen schematisierten Halbquerschnitt durch eine Oszillatorpumpe, bei der jeweils eine Kammer eines Ringraumes nur in einen von zwei Druckzweigen fördert;
Fig. 20 einen schematisierten Halbquerschnitt durch eine weitere Oszillatorpumpe mit zwei Druckzweigen, wobei die dargestellte Kammer unterschiedliche Auslaßquerschnitte in die jeweiligen Druckzweige aufweist;
Fig. 21 ein als Steg ausgebildetes Trennelement, welches mit dem Gehäuse und der Scheibe verbunden ist;
Fig. 22 eine stark schematisierte Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Oszillatorpumpe ohne Deckel mit einer Axialdichteinrichtung; und
Fig. 23 eine mit einem Dichtkolben ausgebildete Axialdichteinrichtung der Oszillatorpumpe.
In den Fig. 1a bis 1d ist eine Oszillatorpumpe 1 in vier verschiedenen Stellungen ersichtlich, welche im wesentlichen den kompletten Bewegungsablauf während einer Umdrehung wiedergeben. Die Oszillatorpumpe 1 umfaßt ein Gehäuse 2 mit einem äußeren Ring 14 und einem hier nicht näher dargestellten Deckel.
In dem Gehäuse 2 ist eine Scheibe 4 mit einer mittigen Bohrung 5 angeordnet, in welcher ein Exzenterring 3 drehbar gleitend angeordnet ist. Die Rotationsbewegung des Exzenterringes 3 wird über einen exzentrischen Antrieb aufgebracht, welcher mit einem Gleitlager im Exzenterring 3 gelagert ist. Der Exzenterring 3 weist mehrere Durchtrittsöffnungen 26, 30 auf, wobei die Durchtrittsöffnung 30 als Eingriffsöffnung für den Exzenterantrieb der Oszillatorpumpe 1 vorgesehen ist. Die Durchtrittsöffnungen 26 sind zur Gewichtsreduktion, zum Unwuchtausgleich und zur Ölführung durch das Gehäuse 2 an zu schmierende Bauteile der Oszillatorpumpe 1 vorgesehen. Der nicht näher dargestellte exzentrische Antrieb kann auf einem Wandlerhals eines Getriebes angeordnet sein, so daß die Oszillatorpumpe 1 mit der Motordrehzahl eines Kraftfahrzeuges angetrieben wird.
Zwischen dem Gehäuse 2 und der Scheibe 4 ist ein Ringraum 6 ausgebildet, der in Umfangsrichtung durch vorliegend vier Trennelemente 7 in vier Kammern 8 unterteilt ist.
Jedes der Trennelemente 7 ist vorliegend als Steg ausgebildet, der mit dem Gehäuse 2 und der Scheibe 4 verbunden ist, indem er schwenkbar an diesen gelagert ist.
Im Bereich der Lagerung des Steges 7 an der Scheibe 4 weist der Steg 7 einen zylindrischen Abschnitt 9 auf, mit dem er drehbar dichtend in eine offene Bohrung 10 am Randbereich der Scheibe 4 eingesetzt ist. Mit seinem dem zylindrischen Abschnitt 9 abgewandten Ende, welches scheibenartig ausgebildet ist, greift der Steg 7 in eine korrespondierend geformte Ausnehmung 11 eines Bolzens 12 ein, der in einer offenen Bohrung 13 des Gehäuses 2 drehbar dichtend angeordnet ist. Der Steg 7 ist in der hier eine Paßnut darstellenden Ausnehmung 11 längsbeweglich dichtend angeordnet, wodurch die oszillierende, nicht rotierende Bewegung der Scheibe 4 in dem Gehäuse 2 möglich ist.
Alternativ zu dieser Anordnung kann die Lagerung des Steges 7 bezüglich Scheibe 4 und Gehäuse 2 auch umgekehrt erfolgen.
Über jede der Kammern 8 wird Drucköl angesaugt, komprimiert und gefördert, wobei das Drucköl in axialer Richtung der Oszillatorpumpe 1 bzw. seitlich angesaugt wird und radial über in dem Gehäuse 2 vorgesehene Auslässe aus den Kammern 8 gefördert wird. Selbstverständlich ist es bei einer alternativen Ausgestaltung der Oszillatorpumpe auch möglich, den Einlaß radial und den Auslaß axial vorzusehen.
Das Verdrängungsvolumen der Oszillatorpumpe 1 entspricht dem Volumen, welches während einer Umdrehung des Exzenterringes in allen vier Kammern 8 verdrängt wird. Daraus ergibt sich, daß das Verdrängervolumen von der geometrischen Festlegung der die Kammern 8 begrenzenden Bauteile abhängt. Insbesondere wird das Verdrängungsvolumen der Oszillatorpumpe 1 durch den Innendurchmesser des Gehäuses 2, den Außendurchmesser des Exzenterringes 3, der Exzentrizität des Exzenterantriebes, der Breite bzw. der axialen Erstreckung des Exzenterringes 3 sowie der Breite der Trennelemente 7 bestimmt.
Anhand der Darstellung der Fig. 1a bis 1d soll allgemein die Funktionsweise während einer Umdrehung der Oszillatorpumpe 1 bezüglich einer der Kammern 8 nachfolgend näher beschrieben werden.
In Fig. 1a ist die näher betrachtete Kammer 8 der Saugseite der Oszillatorpumpe 1 zugeordnet, d. h. sie befindet sich in Bezug auf die Kammer 8 in ihrer Ansaugbewegung. Dabei wird die Scheibe 4 von dem Exzenterring 3 derart bewegt, daß das Volumen der Kammer 8 vergrößert wird, so daß in der Kammer 8 ein Unterdruck vorliegt.
In der in Fig. 1b dargestellten Position der Scheibe 4 ist die Ansaugbewegung der Oszillatorpumpe 1 für die Kammer 8 abgeschlossen, und das Kammervolumen der Kammer 8 hat ihr Maximum erreicht. Die Oszillatorpumpe 1 bzw. die Kammer 8 befindet sich in der Druckumsteuerphase, die einen Übergang von einer Saugphase zu einer Druckphase bzw. den Wechsel der Zuordnung der Kammer 8 von der Saugseite der Oszillatorpumpe 1 zu deren Druckseite darstellt.
Mit zunehmender Rotation des Exzenterringes 3 wird die Scheibe 4 derart oszillierend auf das Gehäuse 2 zu bewegt, daß das Kammervolumen der Kammer 8 stetig reduziert wird und das in der Kammer 8 befindliche Drucköl komprimiert und aus der Kammer 8 in einen Druckbereich der Oszillatorpumpe 1 gefördert wird. Diese Phase der Kammer 8 ist in Fig. 1c dargestellt.
In der in Fig. 1d dargestellten Stellung der Scheibe 4 ist das Kammervolumen der Kammer 8 auf ein Minimum reduziert und die Förderphase der Kammer 8 ist beendet. Mit zunehmender Rotation des Exzenterringes 3 wird erneut eine Druckumsteuerung für die Kammer 8 eingeleitet, bei der die Kammer 8 wieder der Saugseite der Oszillatorpumpe 1 zugeordnet wird und ein neuer Ansaugvorgang mit einer Befüllung der Kammer 8 beginnt.
Bei der Bewegung der Scheibe 4 in dem Gehäuse 2 findet zwischen den Trennelementen 7 und der Scheibe 4 jeweils eine Drehbewegung statt, und die als Stege ausgebildeten Trennelemente 7 werden in der Paßnut 11 der Bolzen 12 translatorisch hin und her bewegt, wobei der Bolzen 12 ebenfalls in dem Gehäuse 2 bzw. dem äußeren Ring 14 des Gehäuses 2 eine Drehbewegung ausführt.
Jeweils ein Trennelement 7 begrenzt in dem in den äußeren Ring 14 des Gehäuses 2 eingesetzten Bolzen 12 und seiner Paßnut 11 einen Hohlraum 15, dessen Volumen in Abhängigkeit der Längsbewegung des Trennelementes 7 in der Paßnut 11 variiert. Der Hohlraum 15 in Verbindung mit einem Trennelement 7 kann - wie später ausführlich beschrieben wird - zur Ausbildung einer weiteren Pumpenfunktionalität innerhalb der Oszillatorpumpe 1 verwendet werden und in einen zweiten oder weiteren Druckzweig der Druckseite der Oszillatorpumpe fördern.
Bei der Ausführung der Oszillatorpumpe 1 gemäß Fig. 1a bis Fig. 1d ist die Teilung des Ringraumes 6 in Umfangsrichtung durch die Trennelemente 7 derart, daß die Kammern 8 gleich groß sind. Davon abweichend kann die Teilung des Ringraumes 6 aber auch so vorgesehen sein, daß ein gewünschtes Druckpulsationsspektrum erreicht wird. Dabei wird der Fachmann die Kammern bzw. deren Volumina gegebenenfalls unterschiedlich so auslegen, daß sich ein gewünschter Geräuschverlauf oder eine Fördercharakteristik der Oszillatorpumpe 1, die dem jeweilig vorliegenden Anwendungsfall optimal angepaßt ist, einstellt. Dies kann durch einfache Maßnahmen, wie beispielsweise eine asymmetrische Verteilung der Trennelemente in Umfangsrichtung der Oszillatorpumpe 1 oder durch eine von der vorliegend dargestellten kreisförmigen Ausgestaltung des Gehäuses 2 bzw. der Scheibe 4 abweichende Form dieser Bauteile oder auch durch andere geeignete Maßnahmen erfolgen. So kann eine asymmetrische Teilung der Kammern in Umfangsrichtung des Ringraumes im Hinblick darauf gewählt werden, ein störendes hochfrequentes Betriebsgeräusch in ein Rauschen umzuwandeln.
Zur Annäherung der realen Förderkennlinie an eine optimale Förderkennlinie kann auch eine von der gezeigten Ausführung abweichende Kammeranzahl gewählt werden. So hat es sich als vorteilhaft erwiesen, sieben Kammern vorzusehen, bei denen eine Optimierung der Förderkennlinie auch ohne Saugdrosselung durch stufenweises Kurzschließen der Kammern mit dem Saugbereich der Oszillatorpumpe bei steigender Drehzahl erreichbar ist.
Es ist auch denkbar, daß bestimmte Kammern nach vorgegebenen Kriterien zu- oder abgeschaltet werden. Dabei ist eine kaskadenartige Zu- und Abschaltsteuerung möglich, wie sie z. B. bei einer in der WO 97/07337 beschriebenen mehrstufigen Gerotorpumpe bekannt ist.
Zur Einstellung eines gewünschten Druckpulsationsspektrums sowie zur Reduzierung eines Betriebsgeräusches der Oszillatorpumpe kann auch in wenigstens einer der Kammern 8 ein kompressibler Körper angeordnet sein, dessen Volumen mit steigendem Kammerinnendruck reversibel reduziert wird, wobei in der Kompressionsphase der Kammern 8 ein Druckanstieg begrenzt wird und eine Drucküberhöhung reduziert ist. Alternative Maßnahmen hierzu stellen beispielsweise die elastische Ausgestaltung des Exzenterringes 3 bzw. eine Anordnung elastischer Zwischenkörper zwischen dem Exzenterring 3 und der Scheibe 4, wie beispielsweise ein Elastomergleitring, dar. Auch ist es denkbar, daß die Scheibe 4 in der Nähe ihrer der Kammer 8 zugewandten Außenseite einen Hohlraum aufweist, wobei der Hohlraum durch eine elastisch verformbare Trennwand von einer Kammer getrennt ist und die verformbare Trennwand bzw. der vorgesehene Materialsteg zwischen der Kammer und dem Hohlkörper bzw. der Scheibe reversibel elastisch verformt wird. Auf diese Weise wird das Volumen der Kammer 8 zur Vermeidung von Drucküberhöhungen in der Kompressionsphase nicht so stark verringert.
Eine weitere effektive Maßnahme zur Druckspitzenentlastung stellt eine von der Kammer 8 abgehende Leckagebohrung dar, welche vorzugsweise mit einem Rückschlagventil ausgebildet ist, so daß ab einem kritischen Kammerinnendruck Drucköl aus der Kammer abgeführt wird.
Zusätzlich kann eine Druckspitzenentlastung über eine variable Formgestaltung der Scheibe 4 erreicht werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Scheibe in dem Bereich, in dem bei ihrer Drehung die Druckspitze infolge der Druckumsteuerung von der Saugseite zu der Druckseite der Pumpe zu erwarten ist, einen Materialabtrag, z. B. in Form eines Scheibensegmentes, aufweist. Dadurch ist die Kontur der Scheibe derart gestaltet, daß in diesem Abflachungsbereich ein Punkt der Oberfläche bei oszillierender Bewegung der Scheibe keine kreisförmige Bewegung ausführt, sondern sich auf einer elliptischen Bahn bewegt und ein zu hoher Druckaufbau in der Kammer vermieden ist.
Mit einer ovalen Gestaltung des äußeren Ringes des Gehäuses und/oder der Scheibe kann in den Kammern ein Dämpfungsvolumen und ein Tilgerraum gebildet werden, so daß bei einem Förderhub in den betreffenden Kammern jeweils ein kompressibles Restvolumen verbleibt, das ebenfalls zur Dämpfung einer Druckpulsation verwendet werden kann. Damit ergibt sich die Möglichkeit, den Druckpulsationsverlauf der Oszillatorpumpe an einen optimalen Druckpulsationsverlauf, der in etwa einer Geraden entspricht, anzugleichen.
In Fig. 2 und Fig. 3 ist jeweils eine dreidimensionale Einzelansicht des Gehäuses 2 bzw. der Scheibe 4 dargestellt. Das Gehäuse 2 ist mit einem Bodenteil 16 ausgebildet, welches mit zwei Aussparungen 17 versehen ist. Die Scheibe 4 ist mit zwei Führungsbolzen 18 ausgebildet, welche in montiertem Zustand der Oszillatorpumpe 1 in die Aussparungen 17 des Bodenteiles 16 eingreifen.
Die Aussparungen 17 des Bodenteiles 16 sind vorliegend als in das Bodenteil 16 eingebrachte Führungsbohrungen ausgebildet, deren Durchmesser derart bemessen ist, daß die an der Scheibe 4 bzw. der Ringscheibe angeordneten Führungsbolzen 18 während der oszillierenden Bewegung der Scheibe 4 jeweils an dem Umfang der Führungsbohrungen 17 entlang geführt werden. Bei der gezeigten Ausführung werden die Führungsbolzen 18 während der oszillierenden Bewegung der Scheibe 4 jeweils an dem inneren Umfang einer Hülse 19 entlang geführt, welche in die Führungsbohrungen 17 eingesetzt sind. Die Hülsen 19 sind jeweils aus einem Material mit einer höheren Festigkeit als die des Materiales des Bodenteiles 16 hergestellt. Zusätzlich sind die Führungsbolzen 18 gehärtet ausgeführt, um eine höhere Standfestigkeit der Führung der Scheibe 4 zu gewährleisten.
Alternativ hierzu kann in die Führungsbohrung des Bodenteiles ein nicht näher dargestelltes Nadellager eingesetzt sein, wobei der Führungsbolzen der Scheibe in eine exzentrische Bohrung einer in das Nadellager eingesetzten Scheibe eingreift, so daß die Bewegung des Führungsbolzens durch die Bewegung der Scheibe exakt vorgegeben ist und eine Reibkraft zwischen dem Bolzen und dem Bodenteil durch das Nadellager wesentlich reduziert ist.
Selbstverständlich liegt es im Ermessen des Fachmannes, eine umgekehrte Anordnung zu wählen, d. h. die Führungsbolzen an dem Gehäuse anzuordnen und die Führungsbohrungen in der Scheibe auszubilden, um eine oszillierende Bewegung der Scheibe in dem Gehäuse über dem exzentrischen Antrieb zu ermöglichen und gleichzeitig eine Eigenrotation der Scheibe gegenüber dem Gehäuse lediglich in einem sehr eingeschränkten Umfang zuzulassen oder ganz zu vermeiden.
Eine Schmierung der Führung der Scheibe 4 in dem Gehäuse 2 über die Führungsbohrungen 17 bzw. die Nadellager und die Führungsbolzen 18 erfolgt zweckmäßig über einen Axialspalt, welcher zwischen der Scheibe 4 und dem Gehäuse 2 bzw. dessen Bodenteil 16 ausgebildet ist.
Der Bolzen 12 mit der Paßnut 11 weist an seinem dem Gehäuse 2 bzw. dem Bodenteil 16 zugewandten Ende einen Bereich mit einem verminderten Durchmesser auf, der in eine korrespondierende Öffnung des Bodenteiles 16 eingeführt wird, wodurch eine einwandfreie Anlage des Bolzens 12 in dem Gehäuse 2 vorliegt. Die axiale Länge des Bolzens 12 wird durch Bearbeiten der dem Gehäuse zugewandten Stirnfläche eingestellt, wobei die Länge des Bolzens 12 vorliegend über Schleifen der Stirnfläche angepaßt wird. Damit wird auch eine sehr wirkungsvolle axiale Abdichtung der Kammern 8 erreicht.
In Fig. 4a und Fig. 4b sind das Gehäuse 2, die Scheibe 4 und ein Deckel 20 in einem stark schematisierten Querschnitt dargestellt, wobei zwischen dem äußeren Ring 14, der Scheibe 4 und dem Deckel 20 in radialer Richtung zwei voneinander getrennte Ringräume 6 und 21 ausgebildet sind. Dabei wird ein erster Ringraum 6 in Radialrichtung von dem äußeren Ring 14 und der Scheibe 4 begrenzt. Ein zweiter Ringraum 21 ist zwischen der Scheibe 4 und dem Deckel 20 ausgebildet. Der Deckel 20 weist hierzu einen Ringabsatz 22 auf, der sich axial in Richtung der mit einem Ringabsatz 23 topfartig ausgebildeten Scheibe 4 erstreckt, wobei der zweite Ringraum 21 radial zwischen dem Ringabsatz 22 des Deckels 20 und dem sich axial in Richtung des Deckels 20 erstreckenden Ringabsatz 23 der Scheibe 4 gebildet wird.
Eine Oszillatorpumpe 1 mit einer in Fig. 4a und Fig. 4b dargestellten konstruktiven Gestaltung weist sogenannte doppeltwirkende Kammern 8 auf, d. h. eine Kammer wird in radialer Richtung in zwei Kammern 8A und 8B aufgeteilt, wobei die radial außenliegende Kammer 8A dem ersten Ringraum 6 und die in Radialrichtung weiter innen liegende Kammer 8B dem weiteren Ringraum 21 zugeordnet ist. Die Teilung des zweiten Ringraumes 21 in Umfangsrichtung erfolgt über weitere Trennelemente.
Betrachtet man die Funktionsweise einer "doppeltwirkenden" Kammer, so wird im Falle, daß sich eine erste Kammer 8A des ersten Ringraumes 6 in ihrer Saugphase befindet und sich das Kammervolumen der ersten Kammer 8A durch die oszillierende Bewegung der Scheibe 4 vergrößert, gleichzeitig das Kammervolumen einer radial angrenzenden zweiten Kammer 8B im Bereich des zweiten Ringraumes 21 verringert. Das in der zweiten Kammer 8B befindliche Drucköl wird somit komprimiert und aus dieser gefördert, während in die erste Kammer 8A Drucköl gesaugt wird. Die aus dem oszillierenden Antrieb resultierende Auswärts- bzw. Inwärtsbewegung der Scheibe 4 ist durch die Richtungspfeile 24A und 24B angegeben. Die Zuordnung der beiden eine sogenannte doppeltwirkende Kammer bildenden Kammern 8A und 8B zur Saug- und Druckseite der Oszillatorpumpe 1 ist jeweils unterschiedlich und wechselt in Abhängigkeit der Bewegung der Scheibe 4.
Die Fig. 5a und Fig. 5b zeigen eine weitere konstruktive Ausgestaltung der Oszillatorpumpe 1, wobei ein dritter Ringraum 25 zwischen dem Ringabsatz 22 des Deckels 20 und einem weiteren, sich axial in Richtung des Deckels 20 erstreckenden Ringabsatz 26 der Scheibe 4, welcher radial auf der dem ersten Ringabsatz 23 der Scheibe 4 abgewandten Seite des Ringabsatzes 22 des Deckels 20 angeordnet ist, gebildet ist.
Wie auch bei der Ausführung nach Fig. 4a und Fig. 4b kann auch hier alternativ eine spiegelbildliche Ausgestaltung vorgesehen sein, d. h. daß der dritte Ringraum zwischen einem weiteren Ringabsatz des Deckels 20 und dem Ringabsatz der Scheibe 4 gebildet wird, wobei der weitere Ringabsatz des Deckels 20 dann auf der dem ersten Ringabsatz des Deckels abgewandten Seite des Ringabsatzes der Ringscheibe angeordnet ist.
Die Fig. 6 zeigt eine stark schematisierte Draufsicht auf die Oszillatorpumpe 1, welche mit zwei separaten Ringräumen 6 und 21 ausgebildet ist. Die Abtrennung der Kammern in Umfangsrichtung ist in Fig. 6 lediglich schematisiert mittels durch die Ringräume 6, 21 radial verlaufend dargestellten Strichen wiedergegeben, die die Trennelemente 7 repräsentieren. Dabei sind die Trennelemente 7 des inneren Ringraumes 21 jeweils mit dem Ringabsatz 22 des Deckels 20 und dem Ringabsatz 23 der Scheibe 4 verbunden, und die Trennelemente 7 des äußeren Ringraumes 6 weisen jeweils eine Verbindung mit dem Ringabsatz 23 der Scheibe 4 und dem äußeren Ring 14 des Gehäuses 2 gemäß der in Fig. 1a bis Fig. 1d dargestellten Art und Weise auf.
Mit den vorbeschriebenen Lösungen bzw. konstruktiven Ausgestaltungen der Oszillatorpumpe 1 gemäß den Fig. 4a bis 6 mit mehreren Ringräumen ist die Möglichkeit gegeben, sowohl die Kammeranzahl der Oszillatorpumpe 1 zu erhöhen sowie eine weitere Pumpenfunktionalität in die Oszillatorpumpe 1 zu integrieren. So kann bei der Ausgestaltung der Kammern 8A des äußeren Ringraumes 6 und der Kammern 8B des inneren Ringraumes 21 mit einer eigenen, separaten Ansaug- und Auslaßsteuerung ein sogenanntes "Pumpe in der Pumpe"- Prinzip verwirklicht werden, wobei zur Förderung in die wenigstens zwei hier vorgesehenen Druckzweige der Druckseite der Oszillatorpumpe vorteilhafterweise jeweils eine Pumpenfunktion verwendet wird.
Bei dieser Ausführung mit einer weiteren integrierten Pumpenfunktionalität besteht z. B. bei einem Einsatz der Oszillatorpumpe 1 als Getriebepumpe eines CVT-Getriebes die Möglichkeit, Kammern eines Ringraumes, mit einem die Ölversorgung eines Variators bereitstellenden Primärkreislauf des CVT-Getriebes zu koppeln und den weitere Verbraucher und die Schmierung versorgenden Sekundärkreislauf des CVT- Getriebes über den zweiten Ringraum zu versorgen, wobei vorteilhafterweise die größeren Kammern in den Primärkreislauf fördern und die kleineren Kammern zur Versorgung des Sekundärkreislaufes vorgesehen werden. Im Falle eines Variators mit inneren Röhren oder daß der Variator mit einer Einrichtung versehen ist, die die Möglichkeit der Ölverschiebung zwischen einer Primärscheibe und einer Sekundärscheibe bietet, kann gegebenenfalls auch der Sekundärkreislauf über die größeren Kammern der Oszillatorpumpe versorgt werden, während die Druckversorgung des Primärkreislaufes über die kleineren Kammern erfolgt.
Bei der Ausführung nach Fig. 6 ist die Kammerteilung der Ringräume 6 und 21 versetzt zueinander, wobei der Winkelversatz der Kammerteilung der beiden Ringräume 6, 21 derart vorgesehen ist, daß eine gewünschte Fördercharakteristik der Oszillatorpumpe 1 eingestellt wird und ein möglichst glattes Druckpulsationsspektrum der Pumpe insgesamt erzielt wird. Bei vier Kammern in einem Ringraum ist ein Winkelversatz um 7r/4 besonders vorteilhaft, da hier durch die phasenverschobenen Förder- und Saugphasen der Ringräume eine Druckpulsationserhöhung gering gehalten wird.
Selbstverständlich liegt es im Ermessen des Fachmannes, die Kammerteilung in den verschiedenen Ringräumen einer Oszillatorpumpe in Abhängigkeit des jeweilig vorliegenden Anwendungsfalles auch gleich bzw. ohne Winkelversatz zueinander auszubilden, wobei die Trennelemente zur Aufteilung der einzelnen radial angeordneten Ringräume auf jeweils auf einer durch den Mittelpunkt der Oszillatorpumpe verlaufenden Radiallinie angeordnet sein können.
Ist die Oszillatorpumpe mit mehreren in radialer Richtung voneinander getrennt angeordneten Ringräumen ausgebildet, können die Kammern eines jeden Ringraumes durch ein sich über alle Ringräume erstreckendes Trennelement voneinander getrennt sein. Dabei kann das Trennelement als elastischer Steg ausgeführt sein, der mit dem äußeren Ring des Gehäuses und dem Deckel verbunden ist, wobei er dichtend durch einen Ringabsatz der Scheibe geführt ist. Hiervon abweichend kann das Trennelement jedoch bereichsweise, d. h. in den Ringräumen starr ausgebildet sein und im Bereich des Ringabsatzes der Scheibe gelenkig ausgebildet sein, um die gegenläufigen Bewegungen zwischen der Scheibe und dem Gehäuse sowie der Scheibe und dem Deckel zu ermöglichen.
Alternativ oder zusätzlich kann innerhalb der Oszillatorpumpe 1 ein weiterer Pumpenbereich mit eigener Pumpenfunktionalität durch die als Stege ausgebildeten, in der Paßnut 11 des Bolzens 12 längsbeweglich angeordneten Trennelement 7 ausgebildet sein. Dabei wird die Längsbewegung des Trennelementes 7 in der Paßnut 11 und die daraus resultierende zyklische Verringerung bzw. Vergrößerung des Hohlraumes 15 in dem äußeren Ring 14 des Gehäuses 2 zur Bildung des zweiten oder weiteren Pumpenbereiches der Oszillatorpumpe 1 genutzt.
Um bei der Oszillatorpumpe 1 eventuell auftretende Kavitationsphänomene zu vermeiden, kann es in einer vorteilhaften Ausführung vorgesehen sein, in den Hohlraum 15 eindringendes Leckagedrucköl durch die vorbeschriebene Pumpenfunktion der Trennelemente 7 in der Paßnut 11 in den Saugbereich der Oszillatorpumpe 1 zurückzuführen. Die Rückführung kann durch eine in den Hohlraum 15 führende Bohrung ausgebildet sein, welche den Hohlraum 15 mit der Saugseite der Pumpe 1 verbindet. Durch eine gezielte Steuerung der Leckageströme im Bereich des Trennelementes 7 und der Paßnut 11 in den Hohlraum 15 hinein kann der rückgeführte Druckölstrom in den Saugbereich der Pumpe 1 eingestellt werden.
Alternativ hierzu kann eine aus der Kammer 8 führende und eine Verbindung mit der Saugseite der Pumpe herstellende Leckagebohrung vorgesehen sein, durch welche eine gewisse Druckölmenge während der Förderphase einer Kammer 8 in den Saugbereich der Pumpe 1 zurückgespeist wird.
Es können somit mehr als zwei Pumpenbereiche in der Oszillatorpumpe dadurch ausgebildet werden, daß mehrere radial voneinander getrennte Ringräume durch den Deckel, die Scheibe und den äußeren Ring des Gehäuses gebildet sind und separate Pumpenbereiche ausbilden. Ebenso kann als weiterer Pumpenbereich der durch die Trennelemente begrenzte Hohlraum hinzugenommen werden.
Selbstverständlich liegt es im Ermessen des Fachmannes, die Schaltung der einzelnen Pumpenbereiche der Oszillatorpumpe untereinander beliebig zu kombinieren, um ein dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßtes Fördervolumen der Oszillatorpumpe zur Verfügung zu stellen.
Ausgehend von der Ausführungsform der Oszillatorpumpe mit zwei Pumpenbereichen besteht die Möglichkeit, von dem zweiten Pumpenbereich eine Verbindung zu der Saugseite des ersten Pumpenbereiches vorzusehen, so daß ein sogenanntes Vorladen des ersten Pumpenbereiches durch den zweiten Pumpenbereich erfolgt. Alternativ hierzu kann es vorgesehen sein, daß von dem zweiten Pumpenbereich eine gegebenenfalls drosselbare Verbindung zu der Druckseite des ersten Pumpenbereiches führt, so daß der zweite Pumpenbereich als Verstärkung des ersten Pumpenbereiches dient, was insbesondere bei niedrigen Betriebstemperaturen der Oszillatorpumpe von Vorteil ist, aber auch in Betriebssituationen, in denen an einem an die Pumpe angeschlossenen Verbraucher ein hoher Druckölbedarf ansteht.
Bei einer weiteren Ausführung der Oszillatorpumpe kann es vorgesehen sein, daß der erste Pumpenbereich mit der Saugseite des zweiten Pumpenbereiches verbunden ist. Dabei wird zu viel gefördertes Drucköl durch den einen Pumpenbereich in den Ansaugbereich des anderen Pumpenbereiches rückgeführt, und der zweite Pumpenbereich wird nicht mit "frischem" Drucköl aus einem Vorratsbehälter bzw. Tank versorgt, sondern mit Entlastungsdrucköl des ersten Pumpenbereiches. Diese Kombination der Pumpenbereiche der Oszillatorpumpe ist besonders für unterschiedlich groß ausgebildete Pumpenbereiche geeignet, da hier auf diese Weise ein Abbau einer Druckspitze des größeren Pumpenbereiches und eine Glättung der Druckpulsation möglich ist.
Auch kann bei einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführung der hydraulischen Kopplung mehrerer Pumpenbereiche vorgesehen sein, daß vor einem kleineren Pumpenbereich eine Bimetallblende angeordnet ist. Der Förderstrom des kleineren Pumpenbereiches wird dann je nach Auslegung der Bimetallblende bei Bedarf, wie z. B. bei sehr niedrigen Betriebstemperaturen, dem Förderstrom des größeren Pumpenbereiches zugeführt, wobei eine Förderung des kleineren Pumpenbereiches zu der Druckseite der Oszillatorpumpe bei höheren Betriebstemperaturen durch die Bimetallblende unterbrochen wird.
Weist jeder Pumpenbereich der Oszillatorpumpe eine eigene Saug- sowie Druckseite auf, kann die Oszillatorpumpe mehrflutig betrieben werden.
Eine Ausführungsform des Deckels 20 des Gehäuses 2 ist in Fig. 7 näher dargestellt, wobei ersichtlich ist, daß dieser mit mehreren Einlässen 27 versehen ist. Die Einlässe 27 umfassen vorliegend mehrere Einlaß- bzw. Saugbohrungen 28, welche in die Kammern 8 des Ringraumes 6 münden. Weiter sind in dem Deckel 20 mehrere Durchgangsbohrungen 29 vorgesehen, über welche der Deckel 20 mit dem äußeren Ring 14 des Gehäuses 2 verschraubt werden kann.
Die Einlässe 27 des Deckels 20 sind jeweils mit als Plattenventile 63 ausgeführten Rückschlagventilen versehen, welche während einer Saugphase, d. h. einer Zuordnung der Kammern 8 zu einer Saugseite der Oszillatorpumpe 1, die Einlässe 27 freigeben und diese während einer Förderphase der Kammern 8 wirksam verschließen. Damit erfolgt die Einlaßsteuerung der Oszillatorpumpe in Abhängigkeit eines Kammerinnendruckes der Kammern 8, wobei Plättchen der Plattenventile 63 an ihrem einen Ende fest mit dem Deckel 20 verschraubt sind und an ihrem anderen Ende frei auf dem Deckel 20 aufliegen.
Alternativ hierzu ist in Fig. 8 eine Einlaßsteuerung eines ersten Pumpenbereiches mit eigener Pumpenfunktionalität der Oszillatorpumpe 1 gezeigt, bei der der Druckmitteleinlaß in Abhängigkeit einer Position eines Steuereinlaßkörpers bzw. eines Steuerspiegels erfolgt. Die Saugbohrungen 28, welche hier im Bodenteil 16 des Gehäuses 2 angeordnet sind, aber auch im Deckel 20 vorgesehen sein können, werden jeweils in Abhängigkeit einer Position der Scheibe 4, welche den Steuerspiegel bildet, von dieser freigegeben oder bedeckt.
Die Einlaßsteuerung über die Scheibe 4 und die von der Scheibe 4 überstrichenen Saugbohrungen 28 kann in Abhängigkeit der Form der Saugbohrungen bzw. des Querschnittes der Saugbohrungen 28 sowie durch die Veränderung der Kontur der Scheibe variieren.
Hierzu sind mehrere Gestaltungsvarianten in Fig. 8 dargestellt, wobei eine Variante darin besteht, die an sich kreisrunde Scheibe 4 an ihrer Außenkontur mit einer sichelförmigen Rücksetzung 31 auszubilden. Darüber hinaus ist eine sichelförmige Kontur 28A der Saugbohrung gezeigt, wodurch sich ein anderer Öffnungsverlauf der Einlässe 27 der Kammern 8 ergibt. Es hat sich gezeigt, daß insbesondere die sichelförmige Kontur 28A der Saugbohrung in Verbindung mit der oszillierenden Bewegung der Scheibe 4 einen sehr harmonischen Öffnungsverlauf des Einlasses der Oszillatorpumpe 1 ergibt.
Der Fachmann kann in Abhängigkeit der Anforderungen des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles den Öffnungsverlauf der Einlässe 27 der Kammern 8 und damit die Förderkennlinie der Oszillatorpumpe 1 durch eine beliebige Gestaltung der Kontur der Scheibe 4 sowie der Kontur der Saugbohrungen 28, welche z. B. in Form eines Langloches oder einer dreieckigen Bohrung ausgebildet sein können, einstellen.
Eine weitere Ausführung der Oszillatorpumpe 1, bei der eine Einlaßsteuerung über einen Steuereinlaßkörper erfolgt, ist in Fig. 9 dargestellt. Dabei stellt der Exzenterring 3 den Steuereinlaßkörper bzw. Steuerspiegel dar und ist mit einer kreissegmentartigen Saugnut 32 ausgebildet, welche eine strichliert angedeutete Verbindung 33 zu der Saugseite der Oszillatorpumpe 1 aufweist. Die kreissegmentartige Saugnut 32 ist in Abhängigkeit einer Position der Exzenterscheibe 3 jeweils mit einer der Saugbohrungen 28 der Scheibe 4 in Deckung, so daß die wenigstens eine sich in ihrer Saugphase befindende Kammer 8 mit der Saugseite der Pumpe 1 über die Saugbohrung 28, die kreissegmentartige Saugnut 32 und die Verbindung 33 der Saugnut 32 zur Saugseite der Oszillatorpumpe 1 verbunden ist und Drucköl ansaugen kann.
Die Verbindung 33 der Saugnut 32 zur Saugseite ist als eine in dem Exzenterring 3 ausgebildete Bohrung vorgesehen, wobei alternativ zu der Bohrung im Gehäuse 2 bzw. in dessen Bodenteil 16 eine umlaufende Nut vorgesehen sein kann, die mit der Saugseite der Pumpe 1 verbunden ist und sich im montierten Zustand des Exzenterringes mit der Saugnut 32 deckt.
Die Länge der Saugnut 32 ist derart bemessen, daß sich die Saugbohrung 28 einer jeden Kammer während deren Förderphase nicht mehr in Deckung mit der Saugnut 32 des sich drehenden Exzenterringes 3 befindet, sondern durch den Exzenterring 3 verschlossen ist. Auch hierbei besteht die Möglichkeit, ein Ansaugverhalten der Oszillatorpumpe 1 durch einen variablen Querschnitt der Saugnut 32 sowie durch unterschiedliche Konturen des Querschnittes der Saugbohrungen 28 der Kammern 8 einzustellen. So ist es denkbar, daß die Saugnut 32 des Exzenterringes 3 keilförmig, elliptisch oder schlangenförmig ausgebildet ist und der Querschnitt der Saugbohrungen 28 sichelförmig, langlochförmig oder dreieckig ausgestaltet ist.
Bei einer Ausführung der Oszillatorpumpe, bei der der erste, äußere Ringraum 6 und der zweite, innere Ringraum 21 jeweils eine eigene Pumpenfunktionalität aufweisen, kann eine Einlaßsteuerung nach Fig. 7 oder Fig. 8 für den äußeren Ringraum 6 und eine Einlaßsteuerung nach Fig. 9 für den inneren Ringraum 21 vorgesehen sein.
Die Fig. 10 veranschaulicht anhand einer dreidimensionalen Darstellung des Gehäuses 2 der Oszillatorpumpe 1 eine Auslaßsteuerung, wobei an einer Außenseite 34 des äußeren Rings 14 des Gehäuses 2 eine Nut 35 eines ersten Druckzweigs der Pumpendruckseite vorgesehen ist, in welche mehrere Auslaßbohrungen 36 der Kammern 8 münden. Die Auslaßbohrungen 36 sind von einem Ventilband 37 bedeckt, welches vorliegend einen Steuerauslaßkörper bildet. Das Ventilband 37 ist als ein Federstahlband ausgebildet, welches über zwei Fixierstifte 38 an dem äußeren Ring 14 des Gehäuses 2 vorgespannt befestigt ist. Während der Förderphase einer der Kammern 8 wird das Ventilband 37 von seiner Auflagefläche, d. h. dem Nutgrund der Nut 35, abgehoben, womit ein Druckanstieg in der betreffenden Kammer begrenzt wird und Drucköl aus der Kammer zu der Druckseite geführt wird.
Dabei wird in einer Kammer 8 solange der Druck während der Kompressionsphase erhöht, bis die auf das Ventilband 37 wirkende Druckkraft ein Abheben des Ventilbandes 37 bewirkt. Der Abhebezeitpunkt des Ventilbandes 37 hängt von der Vorspannung des Ventilbandes 37 sowie von der zwischen dem Ventilband 37 und seiner Auflagefläche an dem äußeren Ring 14 des Gehäuses 2 wirkenden Haftkraft ab. Sind diese beiden dem Abheben des Ventilbandes 37 entgegenwirkenden Kräfte zu groß, entsteht in den Kammern jeweils eine unerwünschte Drucküberhöhung, welche sich wiederum im Druckpulsationsspektrum widerspiegelt und ein entsprechend unerwünschtes Geräusch bzw. einen störenden Luftschallpegel im Betrieb der Oszillatorpumpe 1 erzeugt.
Um eine derartige Drucküberhöhung in der jeweils fördernden Kammer zu vermeiden, ist es bei einer vorteilhaften Ausführung der Oszillatorpumpe 1 vorgesehen, die Auflagefläche des Ventilbandes 37 zu minimieren und dadurch die Flächenhaftung zu verringern. Hierzu wird die Auflagefläche des Ventilbandes 37 an der Außenseite des Gehäuses 2 mit Vor- und Rücksprüngen z. B. in Form von Noppen oder Rillen versehen, so daß zwischen dem Ventilband und der Außenseite eine punktuelle oder eine lineare Berührung bzw. Auflage vorhanden ist. Alternativ hierzu kann es selbstverständlich auch vorgesehen sein, das Ventilband an seiner der Außenseite des Gehäuses zugewandten Auflagefläche mit Vor- bzw. Rücksprüngen zu versehen und damit die Auflagefläche zu reduzieren.
Eine weitere wirksame Maßnahme zur Vermeidung von Druckerhöhungen in den fördernden Kammern und zur Glättung der Druckpulsation der Oszillatorpumpe 1 stellt es dar, wenn ausgehend von einem Auslaß einer Kammer in Richtung eines Auslasses einer benachbarten, im Förderablauf der Oszillatorpumpe 1 nachgeordneten Kammer eine Rille im Bereich der Auflagefläche des Ventilbandes 37 ausgebildet ist. Damit wird von der Kammer in ihrer Förderphase komprimiertes Drucköl zwischen den äußeren Ring 14 des Gehäuses 2 und das Ventilband 37 gefördert, und das Ventilband 37 wird in Richtung der nachgeschalteten Kammer leicht abgehoben, ohne daß der Auslaß der nachfolgenden Kammer geöffnet wird. Dabei erstreckt sich die Rille in Umfangsrichtung vorzugsweise bis kurz vor den Auslaß der im Förderablauf nachgeordneten Kammer, so daß ein "Kurzschluß" einer sich in einer Förderphase befindenden Kammer mit einer sich in einer Saugphase befindenden Kammer sicher vermieden wird. Wenn die nachgeschaltete Kammer von ihrer Saugphase in ihre Druckphase übergeht, ist die Druckphase der vorgelagerten Kammer beendet und das Ventilband 37 verschließt deren Auslaßbohrung 36. Damit ist gewährleistet, daß kein Drucköl über die Rille in Richtung der vorgelagerten Kammer zwischen dem Gehäuse 2 und dem Ventilband 37 geführt wird.
Durch ein solchermaßen bewirktes leichtes Anheben des Ventilbandes 37 wird die Haftkraft zwischen dem Ventilband 37 und dem Gehäuse 2 reduziert, und eine von einer Saugphase in eine Förderphase übergehende Kammer wird ohne eine unerwünschte Drucküberhöhung Drucköl an einen Druckzweig der Druckseite der Oszillatorpumpe 1 abgeben bzw. fördern, wodurch ein Betriebsgeräusch der Pumpe 1 vorteilhafterweise reduziert wird.
Darüber hinaus kann ein leichtes Anheben des Ventilbandes 37 bzw. eine Vorsteuerung der Ventilbandöffnung der jeweilig sich im Förderhub befindlichen Kammer über den zweiten bzw. einen weiteren separaten Pumpenbereich mit eigener Pumpenfunktionalität im Bereich der der Druckseite zugeordneten Kammern unterstützt werden.
Eine derartige Ausgestaltung der Oszillatorpumpe 1 ist in Fig. 11a und Fig. 11b dargestellt, wobei der weitere Pumpenbereich durch das als Steg ausgebildete Trennelement 7 in Verbindung mit dem Bolzen 12 und dem von den beiden Bauteilen begrenzten Hohlraum 15 gebildet wird. Von dem Hohlraum 15 ausgehend ist eine durch den äußeren Ring 14 des Gehäuses 2 führende Verbindungsbohrung 39 vorgesehen, welche in die Auflagefläche des Ventilbandes 37 an der Außenseite 34 des Gehäuses 2 im Bereich einer Auslaßbohrung einer Kammer 8 mündet. Damit wird in dem Hohlraum 15 befindliches Drucköl bei einer Längsbewegung des Trennelementes 7 in Richtung des äußeren Ringes 14 bzw. in diesen hinein, bei der ein Volumen des Hohlraumes 15 verringert wird, über die Verbindungsbohrung 39 unter das Ventilband 37 geführt, wodurch das Ventilband 37 leicht angehoben wird, eine Haftkraft reduziert wird und die Förderphase der Kammer im voraus eingeleitet wird.
Das Drucköl gelangt vorliegend aufgrund von Bauteiltoleranzen des Bolzens 12 und des Trennelementes 7 über Leckölströme aus den Kammern in den Hohlraum 15. Alternativ hierzu kann der Hohlraum 15 über eine nicht näher dargestellte Bohrung mit einer Saugseite der Oszillatorpumpe 1 verbunden sein, wobei die Bohrung während einer Kompressionsphase des Volumens des Hohlraumes 15 durch das Trennelement 7 verschlossen ist und ein Fördern des Drucköles aus dem Hohlraum 15 über die Verbindungsbohrung 38 erfolgt.
Selbstverständlich liegt es im Ermessen des Fachmannes, den weiteren Pumpenbereich der Oszillatorpumpe 1anstatt über den Hohlraum und das Trennelement über einen in radialer Richtung von dem Ringraum 6 getrennten weiteren Ringraum auszubilden und eine Verbindung von den Kammern dieses weiteren Ringraumes unter das Ventilband 37 zu dessen Vorsteuerung vorzusehen. Der durch das Trennelement gebildete Hohlraum kann in einem solchen Fall mit einer eigenen Pumpenfunktionalität in einen weiteren Druckzweig der Pumpendruckseite fördern.
Bei der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform der Oszillatorpumpe 1 erfolgt ein Auslaß von Drucköl ebenfalls in Abhängigkeit der Rotation eines Steuerauslaßkörpers, wobei der Steuerauslaßkörper durch den Exzenterring 3 gebildet ist. Der Exzenterring 3 ist mit wenigstens einer kreissegmentartigen Auslaßnut 41 versehen, welche eine Verbindung 40 zu der Druckseite der Oszillatorpumpe 1 aufweist. Die Auslaßbohrungen 36 der Kammern 8 sind hierbei in der Scheibe 4 von den Kammern 8 des Ringraumes ausgehend radial nach innen verlaufend angeordnet und befinden sich in Abhängigkeit einer Position des Exzenterringes 3 in Deckung mit der Auslaßnut 41. Eine Weiterleitung des aus einer fördernden Kammer abgeführten Drucköls von der Auslaßnut 41 zu einem Druckzweig der Druckseite der Oszillatorpumpe 1 wird vorliegend über die in der Exzenterscheibe 3 angeordnete und in die Auslaßnut 41 mündende Verbindungsbohrung 40 zu einer nicht näher dargestellten und in dem Exzenterring 3 angeordneten Welle weitergeführt, die eine Verbindung mit dem betreffenden Druckzweig der Druckseite der Oszillatorpumpe 1 aufweist.
Fig. 13 stellt eine Abwicklung der Außenseite des Exzenterringes 3 mit der Auslaßnut 41 dar. Die Auslaßnut 41 ist keilförmig ausgeführt, wodurch ein harmonischer Öffnungsverlauf der Auslaßbohrungen 36 der Kammern 8 erreicht werden soll. Ein harmonischer Öffnungsverlauf trägt auch hier zu einer Druckpulsationsdämpfung und zur Erzielung eines geringen Betriebsgeräusches der Oszillatorpumpe 1 bei.
Des weiteren kann die Auslaßsteuerung über die Größe und die Länge der Auslaßnut 41 variiert werden. So ist es hierbei denkbar, mehrere Kammern des Ringraumes während ihrer Förderphase miteinander zu verbinden, wobei dies teilweise oder komplett erfolgen kann. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die Auslaßsteuerung über die Kontur der Auslaßbohrungen im Ringkolben zu variieren sowie die Funktion der Auslaßnut bzw. der Steuerkanten der Auslaßnut zu beeinflussen.
Bei einer weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsform der Oszillatorpumpe kann es vorgesehen sein, den Exzenterring mit wenigstens einer kreissegmentartigen Saugnut, welche eine Verbindung zu der Saugseite der Oszillatorpumpe aufweist, und mit wenigstens einer kreissegmentartigen Auslaßnut, welche eine Verbindung zu der Druckseite der Pumpe aufweist, auszubilden. Die Saugnut und die Auslaßnut sind dann zweckmäßig an unterschiedlichen Stirnflächen des Exzenterringes bzw. der Exzenterscheibe ausgebildet, um einen Kurzschluß zwischen der Saugseite und der Druckseite zu vermeiden. Bei einer solchen Ausführung wird die Einlaßsteuerung sowie die Auslaßsteuerung der Oszillatorpumpe über den Exzenterring gesteuert, wodurch eine Reduzierung einer Bauteilanzahl sowie des Fertigungsaufwandes und der Herstellkosten der Pumpe erreicht wird.
Eine weitere Ausgestaltung einer Auslaßsteuerung bei der Oszillatorpumpe 1 ist in den Fig. 14 und Fig. 15 dargestellt, bei der der Steuerauslaßkörper bzw. der Steuerspiegel zur Steuerung des Auslasses der Kammern 8 durch das Trennelement 7 und den Bolzen 12 gebildet ist.
Der Bolzen 12 und das Trennelement 7 sind jeweils mit einer Bolzenaussparung 42 bzw. einer Stegausnehmung 43 versehen, die in einer Förderphase einer Kammer 8 wenigstens teilweise mit der Auslaßbohrung 36 derart in Deckung bringbar sind, daß die Kammer 8 mit dem zugeordneten Druckzweig der Druckseite der Pumpe 1 verbunden ist. Der Verlauf der Auslaßbohrung 36 ist dabei ausgehend von der Kammer 8 zum Bolzen 12 hin so ausgebildet, daß sie im Bereich des Bolzens 12 einen Radialversatz bezüglich des weiteren Verlaufs der Auslaßbohrung 36 in einem Bereich von dem Bolzen 12 zu dem zugeordneten Druckzweig der Druckseite der Oszillatorpumpe 1 hin aufweist. Der Bolzen wird während der Förderbewegung der Scheibe 4 in dem äußeren Ring 14 des Gehäuses 2 gedreht, wodurch die Bolzenaussparung 42 jeweils mit den beiden Teilabschnitten der Auslaßbohrung 36 in Deckung gebracht wird. Die Stegausnehmung 43 des Trennelementes 7 wird währenddessen aufgrund der Längsbewegung des Trennelementes 7 in der Paßnut 11 des Bolzens 12 derart weit in den Bolzen 12 geschoben, daß die Stegausnehmung 43 ebenfalls in Deckung mit der Bolzenaussparung 42 kommt und die Verbindung der Kammer 8 zu dem betreffenden Druckzweig der Druckseite der Oszillatorpumpe 1 freigegeben ist.
Diese einen Druckmittelauslaß zulassende Position der an der Auslaßsteuerung beteiligen Bauteile ist in Fig. 15 dargestellt. Der Öffnungsverlauf und damit die Einflußnahme auf die Druckpulsation, die Förderkennlinie der Pumpe 1 und das Betriebsgeräusch ist über die Gestaltung der Querschnitte der Auslaßbohrung 36 der Bolzenausnehmung 42 und der Stegausnehmung 43 einstellbar.
Fig. 16a und 16b zeigen eine weitere Auslaßsteuerung, wobei die Stegausnehmung 43 in Längsrichtung des Trennelementes 7 ausgebildet ist. Die Bolzenaussparung 42 des Bolzens 12 ist hier auf der dem Ringraum 6 abgewandten Seite des Bolzens 12 vorgesehen, so daß die Stegausnehmung 43 mit zunehmendem Verschiebeweg des Trennelementes 7 in der Paßnut 11 in Richtung des äußeren Ringes 14 mit der Bolzenaussparung 42 in Deckung kommt und die sich an die Bolzenaussparung 42 anschließende Auslaßbohrung 36 in dem äußeren Ring 14 die Kammer 8 mit dem zugeordneten Druckzweig der Druckseite der Oszillatorpumpe 1 verbindet. Dieser Zustand ist in der Fig. 16b gezeigt. Auch hier ist die Auslaßsteuerung der Pumpe über die Gestaltung der die Verbindung der Kammer zur Druckseite der Pumpe ausbildenden Öffnungsquerschnitte variierbar.
Die Fig. 17 und Fig. 18 zeigen eine weitere Auslaßsteuerung der Oszillatorpumpe 1, bei der die Auslaßbohrung 36 der Kammer 8 mit einem als Kolben 44 ausgebildeten Steuerauslaßkörper versehen ist. Hierbei wird ein weiterer durch das Trennelement 7 ausgebildeter Pumpenbereich mit der Auslaßsteuerung derart gekoppelt, daß die Pumpenfunktion des weiteren Pumpenbereiches jeweils dann einsetzt, sobald sich die der in Fig. 17 und Fig. 18 dargestellten Auslaßbohrung 36 zugeordnete Kammer 8 des Ringraumes 6 im Förderhub befindet und die Auslaßbohrung 36 geöffnet sein soll.
Die Auslaßbohrung 36 wird dadurch geöffnet, daß durch die Bewegung der Scheibe 4 in Richtung des Bewegungspfeiles 24B mit zunehmender Reduzierung des Volumens des Hohlraumes 15 durch das Trennelement 7 der Kolben 44 an seiner dem Hohlraum 15 zugewandten Stirnseite mit Drucköl beaufschlagt wird. Der Kolben 44 wird dadurch aus einer ersten Endlage entgegen einer Federkraft einer Druckfeder 45 in Richtung einer zweiten Endlage verschoben. Der Kolben 44 weist eine Steuernut 46 auf, welche mit zunehmendem Verstellweg des Kolbens 44 in Richtung der Druckfeder 45 immer mehr in Deckung mit der Auslaßbohrung 36 gebracht wird, bis diese ganz geöffnet ist. Bei voller Auslenkung des Kolbens 44 an seine zweite Endlage wird überschüssiges Drucköl, welches aus dem Hohlraum 15 weiter in Richtung des Kolbens 44 gefördert wird, über einen Rücklaufkanal 47 in die Kammer 8 abgeführt, wodurch ein weiteres Verschieben des Kolbens 44 vermieden wird.
Ein Federraum 48, in welchem die Druckfeder 45 in dem äußeren Ring 14 des Gehäuses 2 angeordnet ist, weist eine Öffnung 49 auf, welche den Federraum 48 mit der Saugseite der Oszillatorpumpe 1 verbindet. Weiter ist zwischen der Kammer 8 und dem Federraum 48 eine Verbindungsleitung 50 angeordnet, welche während einer Saugphase der Kammer 8, bei der der Kolben 44 in seiner die Auslaßbohrung 36 sperrenden Stellung angeordnet ist bzw. sich in seiner ersten Endlage befindet, von dem Kolben 44 freigegeben ist. Ist die Verbindung zwischen der Saugseite der Pumpe 1 und der Kammer 8 von dem Kolben 44 freigegeben, wird Drucköl von einer Saugseite der Oszillatorpumpe 1 in die Kammer 8 geführt bzw. angesaugt.
Während der zuvor beschriebenen Förderphase der Kammer 8 ist die Verbindung der Kammer zur Saugseite der Pumpe 1 von dem Kolben 44 gesperrt und die Auslaßbohrung 36 zu der Druckseite der Oszillatorpumpe freigegeben. Damit ist eine Förderung von Drucköl von der Kammer 8 zu dem zugeordneten Druckzweig der Druckseite der Oszillatorpumpe 1 gewährleistet, und es wird ein Kurzschluß zur Saugseite der Pumpe 1 sicher vermieden.
Bei der Druckumsteuerung von der Förderphase zur Saugphase der Kammer 8 wird das Trennelement 7 wiederum aus der Paßnut 11 des Bolzens 12 herausbewegt. Dabei wird der Kolben 44 nicht mehr mit Drucköl an seiner dem Hohlraum 15 zugewandten Stirnseite beaufschlagt, so daß der Kolben durch die Druckfeder 45 von seiner die Auslaßbohrung 36 freigebenden Stellung in seine die Auslaßbohrung 36 sperrende Position verstellt wird und eine Ansaugung von Drucköl über die Verbindungsleitung 50, dem Federraum 48 und die Öffnung 49 zur Saugseite der Oszillatorpumpe ermöglicht wird.
Der durch das Trennelement 7 und den Hohlraum 15, welcher durch den Bolzen 12 bzw. dessen Paßnut 11 begrenzt ist, gebildete weitere Pumpenbereich wirkt mit dem Kolben 44 derart zusammen, daß die Pumpenfunktionalität jedes weiteren Pumpenbereiches jeweils dann einsetzt, sobald sich die zugehörige Kammer 8 der Oszillatorpumpe 1 im Förderhub befindet. Wird der Kolben 44 durch den weiteren Pumpenbereich mit Drucköl beaufschlagt, wird die Auslaßbohrung 36 durch den Kolben 44 freigegeben, so daß über den Auslaß der Kammer 8 Drucköl aus dieser zu einem zugeordneten Druckzweig des Druckbereiches der Oszillatorpumpe 1 gefördert werden kann. Dabei ist der weitere Pumpenbereich bezüglich seiner Druckölfördermenge derart ausgelegt, daß wesentlich mehr Drucköl in Richtung des Kolbens 44 gefördert wird als zur Bewegung des Kolbens 44 in seine zweite Endlage benötigt wird. Damit ist gewährleistet, daß der Kolben 44 schnellstmöglich nach Beginn des Förderhubes die Auslaßbohrung 36 öffnet.
Das aus dem Hohlraum 15 überschüssig geförderte Drucköl wird vorteilhafterweise über den Rücklaufkanal 47 zurück in die Kammer 8 geführt, wodurch gewährleistet ist, daß am Kolben 44 weiterhin der erforderliche Stelldruck anliegt und der Kolben 44 solange in seiner zweiten Endlage verbleibt, solange sich die Kammer 8 in ihrer Förderphase befindet. Die Entlüftung des Federraumes 48 erfolgt auf einfache Art und Weise über die Öffnung 49, welche wie vorbeschrieben mit der Saugseite der Oszillatorpumpe 1 verbunden ist.
Diese vorbeschriebene Ausführungsform der Auslaßsteuerung führt zu einer Verbesserung der Druckpulsation der Oszillatorpumpe 1, da das Öffnen der Auslässe der Oszillatorpumpe nicht mehr vom Verhältnis des Kammerinnendruckes zu einem Druck der Druckseite der Oszillatorpumpe abhängt. Darüber hinaus müssen vor dem Fördern von Drucköl aus den Kammern keine Bauteile bewegt werden, welche im Druckraum bzw. auf der Druckseite der Kammer angeordnet sind. Des weiteren stellt die Kombination der Auslaßsteuerung und der Einlaßsteuerung über den Kolben 44 dahingehend eine vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung für die Oszillatorpumpe 1 dar, da beide Mechanismen mit einer geringen Teileanzahl sowie mit geringem fertigungstechnischen Aufwand realisierbar sind.
Bei einer Ausgestaltung der Oszillatorpumpe mit jeweils eigener Pumpenfunktionalität des ersten, äußeren Ringraumes 6 und des zweiten, inneren Ringraumes 21 eignet sich eine Auslaßsteuerung nach Fig. 10 bis Fig. 11b und Fig. 14 bis Fig. 18 besonders für den ersten Ringraum 6, während sich eine Auslaßsteuerung nach Fig. 12 besonders für den zweiten Ringraum 21 eignet.
In der Fig. 19 ist ein Halbquerschnitt einer weiteren Variante der Oszillatorpumpe 1 dargestellt, bei der die Nut 35 durch einen Mittelsteg 53 in zwei Ringkanäle 35A, 35B aufgeteilt ist. Die Nut 35 ist mit einem Tilgerring 51 bedeckt und über jeweils eine Dichtnut 52A, 52B und einen jeweils darin angeordneten nicht näher dargestellten O-Ring nach außen abgedichtet. Die Dichtnut 52A ist dabei an dem Gehäuse 2 ausgeformt, und die Dichtnut 52B ist in der dem Tilgerring 51 zugewandten Außenseite des Deckels 20 eingearbeitet. Der Mittelsteg 53 ist ebenfalls mit einer Dichtnut 52C ausgebildet, in welcher zur Erhöhung der Abdichtung der beiden Ringkanäle 35A, 35B zueinander zweckmäßigerweise zusätzlich ein O-Ring eingelegt ist. Die in die beiden Ringkanäle 35A, 35B mündenden Auslaßbohrungen 36 der Kammern 8 sind jeweils durch zwei separat ausgebildete Ventilbänder 37A, 37B bedeckt, wobei jeweils eine Kammer 8 des Ringraumes 6 jeweils nur in einen der Ringkanäle 35A bzw. 35B fördert. Die Ringkanäle sind hier zwei separaten Druckzweigen zugehörig, so daß die Auslaßbohrung 36, welche in Fig. 19 in der Schnittebene dargestellt ist, über den Ringkanal 35A in den ersten Druckzweig führt, während die in Fig. 19 gestrichelt dargestellte Auslaßbohrung 36 einer weiteren Kammer 8 des Ringraumes 6 zugeordnet ist und über den zweiten Ringkanal 35B in den zweiten Druckzweig mündet.
Die Ausführung der Oszillatorpumpe 1 gemäß der Darstellung in Fig. 20 weist zu der Oszillatorpumpe gemäß Fig. 19 den Unterschied auf, daß eine Kammer 8 gleichzeitig über Auslaßbohrungen 36A, 36B mit beiden Druckzweigen verbunden ist. Vorliegend ist die Auslaßbohrung 36A, welche in den Ringkanal 35A mündet, mit einem größeren Auslaßquerschnitt ausgebildet als die Auslaßbohrung 36B, welche in den zweiten Ringkanal 35B mündet. Über die unterschiedliche Ausgestaltung der Auslaßquerschnitte der Auslaßbohrungen 36A, 36B werden den Druckzweigen der Ringkanäle 35A, 35B unterschiedliche Druckölvolumenströme zugeführt. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, Verbrauchern, welche jeweils den beiden Druckzweigen zugeordnet sind und die einen unterschiedlichen Druckölbedarf haben können, auf einfache Art und Weise mit der erforderlichen Druckölmenge zu versorgen. Selbstverständlich liegt es im Ermessen des Fachmannes, die Auslaßquerschnitte der Auslaßbohrungen 36A, 36B gleich groß auszubilden bzw. die Volumenstromkennlinien der beiden Druckzweige über eine unterschiedliche Ausgestaltung der Ventilbänder bzw. der Auflageflächen oder auch der Vorspannung der Ventilbänder zu variieren.
Des weiteren besteht die Möglichkeit, die Volumenstromkennlinien der beiden Druckzweige der Oszillatorpumpe 1 im Fall der Ausführungsform gemäß Fig. 19 über eine Variation der Volumina der einzelnen Kammern 8 des Ringraumes 6 zu verändern.
Die Fig. 21 zeigt eine Abdichtung der Kammern 8 des Ringraumes 6 in Umfangsrichtung, wobei die Verbindungen zwischen dem Trennelement 7 und dem Gehäuse 2 sowie zwischen dem Trennelement 7 und der Scheibe 4 jeweils mit einer Dichteinrichtung 54 versehen sind. Die Dichteinrichtung 54 ist mit einer in axialer Richtung des Bolzens 12 und des zylindrischen Abschnitts 9 verlaufenden Nut 55 in der offenen Bohrung 13 des Gehäuses 2 und der offenen Bohrung 10 der Scheibe 4 ausgeführt, wobei jeweils ein Dichtelement in die Nuten 55 eingesetzt ist. Das Dichtelement ist vorliegend als ein O-Ring ausgebildet und kann selbstverständlich im Ermessen des Fachmannes auch durch ein anderes geeignetes Dichtelement ausgeführt sein.
Zusätzlich ist jeweils eine Nut 56 in der Paßnut 11 des Bolzens 12 beidseitig des als Steg ausgebildeten Trennelementes 7 vorgesehen, welches ebenfalls mit einem als O-Ring ausgebildeten Dichtelement versehen ist.
Abweichend hiervon kann das Dichtelement auch als eine Elastomerdichtung sowie als eine Dichtlippe ausgebildet sein. Darüber hinaus besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, das Dichtelement aus metallischem Werkstoff, insbesondere Bronze- oder Sintermaterial, zu bilden.
Um eine Dichtwirkung der Kammerabdichtung zwischen den vorbeschriebenen Bauteilen der Oszillatorpumpe 1 zu erhöhen, kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Dichteinrichtung 54 vorgesehen sein, daß die in den Nuten 55, 56 angeordneten Dichtelemente bzw. Nutensteine auf ihrer der Dichtseite abgewandten Seite mit Drucköl aus den Kammern 8 oder von einem Druckzweig der Druckseite der Pumpe 1 beaufschlagt werden und so jeweils gegen die abzudichtenden Flächen gepreßt sind. Das Anpressen der Dichtelemente kann selbstverständlich auch durch andere Maßnahmen, wie beispielsweise durch Aufbringen einer Federkraft oder insbesondere bei der Ausgestaltung der Dichtelemente als Elastomerdichtung oder als Dichtlippe über ein bewußt gewähltes Übermaß des Dichtelementes gegenüber den Abmessungen der Nuten 55, 56 realisiert werden.
Sind der Bolzen und das Trennelement statt aus Metall aus Kunststoff oder Keramik hergestellt, kann unter Umständen auf die Dichteinrichtung verzichtet werden, da diese Materialien eine hohe Formhaltigkeit aufweisen und zudem auch größere Fertigungstoleranzen bei der Ausführung der Oszillatorpumpe zulassen, ohne daß erhebliche Leckageströme im Betrieb auftreten. Darüber hinaus bietet diese Materialauswahl die Vorteile, daß die Oszillatorpumpe mit geringem Gewicht und kostengünstig herstellbar ist.
Die Fig. 22 zeigt eine schematisierte Draufsicht auf die Oszillatorpumpe 1, wobei die Bauteilstirnflächen, d. h. die Stirnflächen der Bolzen 12, der Scheibe 4 und der Trennelemente 7 mit einer Axialdichteinrichtung 57 versehen sind. Die Axialdichteinrichtung 57 zur Abdichtung zwischen den aneinander grenzenden Bauteilstirnflächen wird jeweils in einer Bauteilstirnfläche durch mehrere Dichtrillen 58 gebildet, welche einen zu dichtenden Bereich bzw. eine axiale Dichtfläche umgeben. Durch die Anordnung mehrerer Dichtrillen 58 wird eine Dichtwirkung aufgrund einer Drosselwirkung erhöht, und die Auflagefläche der Bauteile sowie die Reibung an dem in Fig. 22 nicht näher dargestellten Deckel 20 wird reduziert. Zusätzlich wird mit der Ausgestaltung der Bauteilstirnflächen mit den Dichtrillen 58 eine Schmierölförderung zu besonders belasteten bzw. kritischen Stellen der Oszillatorpumpe 1 ermöglicht, womit dort eine Schmierung erreicht und ein Verschleiß reduziert ist.
Eine weitere Ausführungsvariante der Oszillatorpumpe 1 mit einer weiteren Axialdichteinrichtung 57 ist in Fig. 23 dargestellt, wobei die Axialdichteinrichtung hier einen zwischen dem Gehäuse 2 und der Scheibe 4 angeordneten Dichtkolben 59 aufweist, welcher gegen die in Fig. 23 nicht näher dargestellten Trennelemente 7 und die Scheibe 4 bzw. deren Stirnflächen gedrückt ist. Die Druckkraft auf den Dichtkolben 59 wird über eine Druckleitung 60 auf die der Scheibe 4 abgewandte Seite des Dichtkolbens 59 aufgebracht. Der dazu erforderliche Druck wird zweckmäßig von einem Druckzweig der Druckseite der Oszillatorpumpe 1 zugeführt.
An seiner Außenseite ist der Dichtkolben 59 mit einer Aussparung versehen, in welche ein Dichtelement 61 zur Abdichtung des Kolbenraums eingelegt ist. Zusätzlich wird die Anpreßkraft des Dichtkolbens 59 durch ein Druckfederelement 62 aufgebracht. Das Druckfederelement 62 dient insbesondere zum Anpressen des Dichtkolbens 59 im Bereich von Kammern der Oszillatorpumpe 1, welche sich in der Förderphase befinden. In der Förderphase entspricht der Kammerinnendruck dem auf den Dichtkolben aufgebrachten Anpreßdruck, so daß die Anpreßkraft durch das Druckfederelement 62 auf den druckausgeglichenen Dichtkolben 59 aufgebracht wird. Das mechanische Druckfederelement 62 ist vorliegend als eine Schraubenfeder ausgebildet, wobei es selbstverständlich im Ermessen des Fachmannes liegt, das Druckfederelement 62 auch durch einen O-Ring oder einen anderen geeigneten kompressiblen Körper zu bilden.
Da die von den Kammern 8 auf den Dichtkolben 59 aufgebrachten Kräfte in Abhängigkeit des jeweiligen Kammerinnendruckes stehen und der Kammerinnendruck aufgrund der wechselnden Zuordnung zur Saugseite bzw. zur Druckseite der Oszillatorpumpe 1 sehr unterschiedlich ist, liegt an dem Dichtkolben 59 ein Druckprofil an, welches diesen unter Umständen in eine Schräglage bringen könnte bzw. eine Biegespannung in dem Dichtkolben 59 verursachen kann. Um dies zu vermeiden, kann es in einer Ausgestaltung des Dichtkolbens 59 vorgesehen sein, daß der Dichtkolben aus mehreren Segmenten ausgebildet ist, welche jeweils einzelnen Kammern zugeordnet sind. Damit wirken die unterschiedlichen Kammerinnendrücke jeweils nur auf das der Kammer zugeordnete Segment des Dichtkolbens 59, womit eine Biegespannung innerhalb des Dichtkolbens 59 auf einfache Art und Weise vermieden wird.
Hiervon abweichend kann eine axiale Abdichtung der Oszillatorpumpe auch durch eine Flächendichtung und durch eine Paarung von Materialien mit unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten gebildet werden, wobei die Materialien des Gehäuses 2, der Trennelemente 7, der Bolzen 12 und der Scheibe 4 derart auszuwählen sind, daß mit zunehmender Betriebstemperatur eine zunehmende Dichtwirkung in Axialrichtung der Oszillatorpumpe 1 vorliegt. Die Anforderung der zunehmenden Dichtwirkung mit ansteigender Betriebstemperatur der Oszillatorpumpe ergibt sich daraus, daß die Zähigkeit des Drucköles mit steigender Betriebstemperatur abnimmt und eine Dichtwirkung zur Erhaltung der Pumpenfunktion der Oszillatorpumpe im wesentlichen durch eine Reduzierung der Axialspalte gewährleistet werden muß.
Dabei können die bewegten Bauteile der Oszillatorpumpe, wie beispielsweise der Bolzen, das Trennelement und die Scheibe aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sein und das Gehäuse aus Stahl. Bei einer Erwärmung der Oszillatorpumpe im Betrieb führt dann das stärkere Ausdehnungsverhalten der Bolzen, der Trennelemente und der Scheibe im Vergleich zu dem aus Stahl gefertigten Gehäuse zu einer Reduzierung der Dichtspalte.
Alternativ hierzu kann es auch vorgesehen sein, daß in die aneinander angrenzenden Bauteile bzw. deren Stirnflächen lediglich Dichtelemente mit einem abweichenden Temperaturausdehnungskoeffizienten eingelegt werden, so daß das stärkere Ausdehnungsverhalten der Dichtelemente gegenüber dem Gehäuse bei steigenden Betriebstemperaturen der Oszillatorpumpe die Verringerung der Axialspalte bewirkt. Derartige Dichtelemente können in die Dichtflächen der Bauteile der Oszillatorpumpe eingelegt, eingepreßt oder auch eingegossen werden.
Die Bauteile der Oszillatorpumpe können fertigungstechnisch durch spanende oder spanlose Herstellverfahren gefertigt sein. Dabei ist es denkbar, das Gehäuse als ein Drehteil aus Rundmaterial herzustellen sowie über ein Gießverfahren einen Gußrohling herzustellen und diesen spanend fertig zu bearbeiten. Beim Einbringen der offenen Bohrungen in das Gehäuse bietet es sich an, zuerst diese Bohrungen über Reiben in dem Gehäuse herzustellen und danach den Innenraum des Gehäuses auszudrehen. Alternativ hierzu kann es selbstverständlich auch vorgesehen sein, das Gehäuse aus Kunststoff über ein Spritzgußverfahren herzustellen.
Der Bolzen kann aus einem Rundmaterial hergestellt sein, wobei dieses lediglich auf die vorgesehene Länge gebracht und die vorgesehene Paßnut eingearbeitet werden muß. Darüber hinaus kann der Bolzen auch als Schmiedeteil hergestellt sein oder aus Kunststoff sowie aus Keramik gefertigt werden.
Die Trennelemente können aus stranggepreßtem Stangenmaterial, welches abgelängt wird, hergestellt sein oder auch als Schmiedeteil ausgeführt sein. Des weiteren können für das Trennelement auch Kunststoffe oder Keramiken zur Herstellung vorgesehen werden. Der Exzenterring kann als Drehteil aus Rundmaterial hergestellt sein, wobei insbesondere für die Herstellung des Exzenterringes auch ein Druckgußverfahren geeignet ist.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die einzelnen aufgezeigten Ausführungen beschränkt, sondern umfaßt auch beliebige Kombinationen der beschriebenen Funktionalitäten und Bauteile, welche auch kinematisch umgekehrt angeordnet sein können.
So liegt es beispielsweise im Ermessen des Fachmannes, die Scheibe der Oszillatorpumpe ortsfest auszubilden und das Gehäuse mit dem exzentrischen Antrieb zu verbinden. In diesem Fall würde das Gehäuse die oszillierende Bewegung ausführen. Ein Anwendungsfall einer derart ausgeführten Oszillatorpumpe kann insbesondere in der Medizintechnik liegen, da dort häufig eine Druckseite im inneren Bereich einer Pumpe vorgesehen ist oder auch ein induktiver Antrieb vorliegt. Bei dieser Lösung ist das als Steg ausgebildete Trennelement mit seinem zylindrischen Abschnitt in dem äußeren Ring des Gehäuses anzuordnen, und das dem zylindrischen Abschnitt abgewandte Ende des Steges greift in eine Paßnut eines Bolzens ein, der in einer offenen Bohrung der Scheibe positioniert ist. Bezugszeichen 1 Oszillatorpumpe
2 Gehäuse
3 Exzenterring
4 Scheibe
5 mittige Bohrung der Scheibe
6 erster Ringraum
7 Trennelement, Steg
8 Kammer
9 zylindrischer Abschnitt des Steges
10 offene Bohrung der Scheibe
11 Paßnut
12 Bolzen
13 offene Bohrung des Gehäuses
14 äußerer Ring des Gehäuses
15 Hohlraum
16 Bodenteil des Gehäuses
17 Aussparungen, Führungsbohrung
18 Führungsbolzen
19 Hülse
20 Deckel
21 zweiter Ringraum
22 Ringabsatz des Deckels
23 erster Ringabsatz der Scheibe
24A Richtungspfeil
24B Richtungspfeil
25 dritter Ringraum
26 Durchtrittsöffnung der Exzenterscheibe
27 Einlässe der Oszillatorpumpe
28 Saugbohrung
28A Kontur der Saugbohrung
29 Durchgangsbohrung
30 Durchtrittsöffnung der Exzenterscheibe
31 Rücksetzung der Scheibe
32 Saugnut des Exzenterringes
33 Verbindung der Saugnut zur Saugseite
34 Außenseite des äußeren Rings
35 Nut
35 Ringkanal, Druckzweig
35A Ringkanal, Druckzweig
35B Ringkanal, Druckzweig
36 Auslaßbohrung
36A Auslaßbohrung
36B Auslaßbohrung
37 Ventilband
37A Ventilband
378 Ventilband
38 Fixierstift
39 Verbindungsbohrung
40 Verbindung der Auslaßnut zur Druckseite
41 Auslaßnut
42 Bolzenaussparung
43 Stegausnehmung
44 Kolben
45 Druckfeder
46 Steuernut
47 Rücklauf kanal
48 Federraum
49 Öffnung
50 Verbindungsleitung
51 Tilgerring
52A Dichtnut
52B Dichtnut
52C Dichtnut
53 Mittelsteg
54 Dichteinrichtung
55 Nut des Gehäuses und der Scheibe
56 Nut des Bolzens
57 Axialdichteinrichtung
58 Dichtrille
59 Dichtkolben
60 Druckleitung
61 Dichtelement
62 Druckfederelement
63 Plattenventil
64 Einlaß- und Auslaßbohrung
65 zweiter Ringabsatz der Scheibe

Claims

1. Oszillatorpumpe (1) einem Gehäuse (2) und einer darin angeordneten Scheibe (4), wobei in radialer Richtung zwischen dem Gehäuse (2) und der Scheibe (4) wenigstens ein Ringraum (6, 21, 25) ausgebildet ist, in welchem durch wenigstens ein sich in diesen erstreckendes Trennelement (7), das mit dem Gehäuse (2) und/oder der Scheibe (4) verbunden ist, in Umfangsrichtung angeordnete Kammern (8) gebildet sind, wobei das Gehäuse (2) oder die Scheibe (4) im wesentlichen verdrehgesichert gegen eine Rotation um die eigene Achse über einen exzentrischen Antrieb in eine oszillierende Bewegung versetzbar ist, wodurch ein Volumen der Kammern (8) variierbar ist und diese einer Saugseite oder einer Druckseite der Pumpe (1) zugeordnet werden, wobei die Druckseite der Pumpe (1) mehrere Druckzweige (35A, 35B) aufweist.

2. Oszillatorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Kammer (8) in einen Druckzweig (35A, 35B) fördert.

3. Oszillatorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kammer (8) in mehrere Druckzweige (35A, 35B) fördert.

4. Oszillatorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Druckzweigen (35A, 35B) eine gleich große Fördermenge zugeführt wird.

5. Oszillatorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Druckzweigen (35A, 35B) eine unterschiedliche Fördermenge zugeführt wird.

6. Oszillatorpumpe nach Anspruche 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Kammern (8) und/oder die Größe von Querschnittsöffnungen von Auslässen (36A, 36B) der Kammern (8) unterschiedlich ist.

7. Oszillatorpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Druckzweigen (35A, 35B) führenden Auslässe (36A, 36B) von separaten Ventilbändern (37A, 37B) bedeckt sind.

8. Oszillatorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe (36A, 36B) der Kammern (8) in eine an einer Umfangsseite (34) des Gehäuses (2) ausgebildete Nut (35) münden, wobei die Nut (35) durch einen Mittelsteg (53) in einen ersten Ringkanal (35A) und einen zweiten Ringkanal (35B), welche jeweils einem Druckzweig zugehörig sind, separiert ist.

9. Oszillatorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Exzenterscheibe (3) des exzentrischen Antriebes mit einer ersten kreissegmentartigen Auslaßnut, welche eine Verbindung zu einem Druckzweig der Druckseite der Pumpe (1) aufweist, und mit wenigstens einer weiteren kreissegmentartigen Auslaßnut, welche eine Verbindung zu einem weiteren Druckzweig der Druckseite aufweist, ausgebildet ist, wobei die Auslaßnuten an unterschiedlichen Stirnflächen der Exzenterscheibe (3) ausgebildet sind.

10. Oszillatorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Förderpumpe eines CVT-Getriebes.