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Die Erfindung betrifft eine Drehschieberpumpenvorrichtung, insbesondere für mindestens einen Hydraulikkreislauf eines automatischen oder automatisierten Getriebes eines Kraftfahrzeugs, mit einem Außenring, mit einem Innenrotor und mit mehreren Schiebern, wobei der Außenring relativ zum Innenrotor exzentrisch angeordnet ist, wobei die Schieber zwischen dem Außenring und dem Innenrotor angeordnet oder anordenbar sind, wobei der Innenrotor mehrere Führungsaufnahmen aufweist und die Schieber in den Führungsaufnahmen geführt sind, wobei mehrere – erste – Arbeitsräume von dem Außenring, dem Innenrotor und den Schiebern begrenzt sind, wobei die ersten Arbeitsräume von einem Druckmedium durchströmbar sind und wobei die ersten Arbeitsräume zur Druckänderung und/oder Förderung des Druckmediums verwendbar sind.
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In automatischen oder automatisierten Getrieben wird ein Hydraulikkreislauf zur Betätigung von Schaltelementen eingesetzt. Die Getriebe können neben den Schaltelementen bspw. eine oder mehrere nasslaufende Reibkupplungen oder andere Getriebekomponenten aufweisen, wobei die nasslaufenden Reibkupplungen oder die anderen Getriebekomponenten durch das Druckmedium, insbesondere das Öl gekühlt und/oder geschmiert werden. Die von dem Hydraulikkreislauf aufgenommene Energie steht dann dem Fahrantrieb nicht mehr zur Verfügung und erhöht den Verbrauch bzw. senkt den Wirkungsgrad des Getriebes.
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Aus der
DE 101 28 856 A1 ist bekannt, in einem Automatikgetriebe einen Niederdruckhydraulikkreislauf vorzusehen, wobei der Niederdruckhydraulikkreislauf zur Kühlung einer Reibkupplung und weiterer Bauteile des Getriebes dient. Ferner ist ein Hochruckhydraulikkreislauf zur Versorgung von Schaltelementen vorgesehen. Eine erste Pumpe versorgt den Hochdruckhydraulikkreislauf und eine zweite Pumpe versorgt den Niederdruckhydraulikkreislauf. Die zwei voneinander unabhängigen Pumpen werden jeweils durch einen Elektromotor angetrieben. Die erste Pumpe stellt ein Öl bei einem vergleichsweise hohen Druck bereit, der zur Betätigung der Schaltelemente der Reibkupplung ausreicht. Die zweite Pumpe stellt einen vergleichsweisen großen Volumenstrom an Kühlöl bereit, das zur Kühlung der Reibkupplung dient. Für die Schaltelemente ist meist ein hoher Druck bei einem geringen Volumenstrom erforderlich. Für die Kühlung und Schmierung sind jedoch höhere Volumenströme bei einem geringeren Druck erforderlich. Da die Pumpen jeweils von einem Elektromotor angetrieben sind, kann der erforderliche Volumenstrom bedarfsgerecht über die Drehzahl des Elektromotors eingestellt werden.
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Aus der
DE 39 13 414 A1 ist eine Drehschieberpumpenvorrichtung, nämlich eine Flügelzellenpumpe zur Druckmittelversorgung mehrerer im Druckniveau und in der Bedarfsmenge unterschiedlicher Hydraulikreise eines Automatikgetriebes bekannt. Die Flügelzellenpumpe dient insbesondere zur Druck-, Schmier- und Kühlmittelversorgung eines CVT-Automatikgetriebes. Die Flügelzellenpumpe weist ein Gehäuse auf, wobei innerhalb des Gehäuses ein Außenring schwenkbar gelagert ist. Innerhalb des Außenrings ist ein Innenrotor drehbar gelagert. Der Außenring ist relativ zum Innenrotor exzentrisch angeordnet. Der Innenrotor weist mehrere radiale Führungsaufnahmen auf, wobei innerhalb der Führungsaufnahmen mehrere Schieber in Form von Dichtflügeln geführt sind. Mehrere erste Arbeitsräume werden von dem Außenring, dem Innenrotor und den Dichtflügeln begrenzt. Die Dichtflügel werden durch die Zentrifugalkraft gegen die Innenumfangsfläche des Außenringes (Außenzylinders) gedrückt und dichten dort die ersten Arbeitsräume ab. Die ersten Arbeitsräume rotieren mit dem Innenrotor mit. Durch die exzentrische Anordnung des Außenzylinders relativ zum Innenrotor werden so erste, unterschiedlich große Arbeitsräume gebildet, die je nach Drehrichtung des Innenrotors entweder saugend oder drückend arbeiten. Der erste Arbeitsraum ist von einem Druckmedium durchströmbar, wobei der erste Arbeitsraum zur Druckänderung des Druckmedium verwendbar ist. Mehrere Abflussleitungen bzw. Zuflussleitungen verbinden die ersten Arbeitsräume mit mehreren Hydraulikkreisläufen. Die Abflußleitungen und Zuflußleitungen sind unterschiedlichen Kompressionszonen zugeordnet. Die Kompressionszonen versorgen mehrere Hydraulikkreisläufe. Je nachdem wo die Abflussleitungen und Zuflussleitungen im Außenring angeordnet sind, werden unterschiedliche Druckniveaus bzw. unterschiedliche Fördervolumina abgegriffen, da die Druckänderung bzw. Kompression von der Änderung der Größe der ersten Arbeitsräume bzw. von der Förderleistung abhängt. Es können mit dieser Drehschieberpumpenvorrichtung bspw. zwei separate Pumpen durch diese eine einzelne Drehschieberpumpenvorrichtung ersetzt werden.
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Die im Stand der Technik bekannte Drehschieberpumpenvorrichtung ist noch nicht optimal ausgebildet. Dadurch, dass die Förderleistung an unterschiedlichen Kompressionszonen abgegriffen wird, teilt sich die gesamte Förderleistung auf mehrere Hydraulikkreisläufe auf. Ferner sind die verschiedenen abgreifbaren Druckniveaus noch nicht optimal an die erforderlichen Druckniveaus eines Getriebes mit Reibkupplungen und Schaltelementen angepasst. Es können mit dieser Drehschieberpumpenvorrichtung zwar zwei Pumpen durch diese eine Drehschieberpumpenvorrichtung ersetzt werden, allerdings ist diese Drehschieberpumpenvorrichtung noch nicht optimal hinsichtlich der Kosten des Bauraums und des Wirkungsgerades ausgestaltet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drehschieberpumpenvorrichtung derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass der Wirkungsgrad der Drehschieberpumpenvorrichtung verbessert ist und die abgreifbaren Druckniveaus bzw. Fördervolumina besser an die erforderlichen Druckniveaus bzw. Fördervolumina eines Getriebes mit Reibkupplungen und mit Schaltelementen angepasst sind.
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Diese Aufgabe wird nun dadurch gelöst, dass die Führungsaufnahmen und die Schieber jeweils einen zweiten Arbeitsraum begrenzen, wobei der zweite Arbeitsraum von dem Druckmedium durchströmbar ist und der zweite Arbeitsraum zur Druckänderung und/oder Förderung des Druckmediums verwendbar ist. Der zweite Arbeitsraum kann insbesondere einen Hochdruckhydraulikkreislauf mit Druck bzw. mit einem bestimmten Volumenstrom beaufschlagen. Der zweite Arbeitsraum ist daher insbesondere mit einem Hochdruckhydraulikkreislauf verbunden. Dieser Hochdruckhydraulikkreislauf dient zur Versorgung der Schaltelemente des Getriebes. Dies hat den Vorteil, dass die ersten Arbeitsräume insbesondere zur Versorgung eines Niederdruckhydraulikkreislaufs, insbesondere zur Kühlölversorgung der Reibkupplungen verwendbar sind. Die durch den jeweiligen Arbeitsraum realisierte Druckänderung wird insbesondere mit Hilfe von in Strömungsrichtung hinter den jeweiligen Arbeitsräumen vorgesehenen bzw. angeordneten Widerstandselementen realisiert. Hierbei ist nun die durch den zweiten Arbeitsraum realisierte Druckänderung größer als die durch den ersten Arbeitsraum realisierte Druckänderung, d. h. mit Hilfe des zweiten Arbeitsraumes werden größere bzw. höhere Drücke realisiert als mit Hilfe des ersten Arbeitsraumes. Die Volumenänderung im ersten Arbeitsraum ist größer als die Volumenänderung im zweiten Arbeitsraum beim Betrieb der Drehschieberpumpenvorrichtung, d. h. bei einer Rotation des Innenrotors. Das vergleichsweise kleine Verdrängungsvolumen des zweiten Arbeitsraums dient zur Erzeugung des Hochdrucköls. Das Verdrängungsvolumen des ersten Arbeitsraum zwischen dem Innenrotor und dem Außenring (Außenzylinder) bzw. dem Innenrotor und dem Außenrotor (Außenring) kann als Niederdruckpumpe genutzt werden. Die Größe der zweiten Arbeitsräume ist im Wesentlichen durch den Hub der Schieber und den Querschnitt der Führungsaufnahmen bestimmt. Durch eine entsprechende Wahl der Größe der Führungsaufnahmen kann der durch den zweiten Arbeitsraum realisierte Volumenstrom auch bestimmt bzw. gesteuert werden. Der durch den ersten Arbeitsraum erzeugbare Volumenstrom wird im Wesentlichen durch die Größe und die Exzentrität des Außenrings relativ zum Innenrotor bestimmt bzw. gesteuert. Da die zweiten Arbeitsräume innerhalb des Innenrotors vorgesehen sind, sind die abgreifbaren Druckniveaus bzw. Fördervolumina des zweiten Arbeitsraumes besser an die erforderlichen Druckniveaus zur Versorgung der Schaltelemente eines Getriebes angepasst. Die ersten Arbeitsräume stehen daher vzw. vollständig zur Versorgung der Reibkupplung mit Kühlöl bereit. Vorzugsweise wird das Druckmedium aus zwei getrennten Druckmediumreservoirs angesaugt. Insbesondere kann der erste Arbeitsraum über entsprechende Druckleitungen mit einem ersten Druckmediumreservoir und der zweite Arbeitsraum mit einem zweiten Druckmediumreservoir verbunden sein. Der erste Arbeitsraum kann dabei axial und/oder von radial außen beaufschlagt sein. Der zweite Arbeitsraum innerhalb des Innenrotors kann axial und/oder radial von innen beaufschlagt sein. Die Führungsaufnahmen sind dabei insbesondere über entsprechende Druckmittelleitungen von innen oder axial oder im Wesentlichen radial beaufschlagbar. Beispielsweise kann der Innenrotor auf einem Achszapfen gelagert sein. Der Achszapfen kann insbesondere hohl ausgebildet sein, so dass durch den hohlen Achszapfen das Druckmedium den zweiten Arbeitsräumen bzw. Führungsaufnahmen zugeführt und wieder abgeführt werden kann. Mit der vorliegenden Erfindung kann eine Hochdruckpumpe und eine Niederdruckpumpe durch eine einzelne Drehschieberpumpenvorrichtung ersetzt werden. Die Drehschieberpumpenvorrichtung kann insbesondere als Flügelzellenpumpe ausgebildet sein. Dabei sind insbesondere der erste Arbeitsraum und der zweite Arbeitsraum miteinander verbunden. Der Druck bzw. das Fördervolumen (Verdrängungsvolumen) aus der Verdrängung im ersten Arbeitsraum wird in den zweiten Arbeitsraum zumindest teilweise geleitet, um beim Anlaufen eine Dichtung der Schieber bzw. der Flügel zum Außenring (Außenzylinder) hin herzustellen. Vorzugsweise ist die Drehschieberpumpenvorrichtung jedoch als Pendelschieberpumpe ausgebildet, wobei entsprechende Pendelschieber schwenkbar am Außenring gelagert sind. Der Außenring ist dabei insbesondere als Außenrotor ausgebildet, wobei der Außenrotor drehbar in einem Gehäuse oder dgl. drehbar gelagert ist. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Drehschieberpumpenvorrichtung kann auch – verglichen mit dem Stand der Technik – eine entsprechende Gewichtsreduzierung der gesamten Systemkomponenten erzielt werden, wobei insbesondere auch bei tiefen Temperaturen des Druckmittels bzw. Druckmediums (Öl etc.) deutlich geringere Schleppmomente realisiert werden und insbesondere das System mit zwei verschiedenen Druckmediumreservoiren (Druckmittelreservoiren) ausgerüstet sein kann. Mit der erfindungsgemäßen Drehschieberpumpenvorrichtung ergibt sich gegenüber den im Stand der Technik bekannten Flügelzellenpumpen ein erhöhter Wirkungsgrad, insbesondere bei Hochdruckanwendungen; wobei zusätzlich die entsprechenden Kosten verringert sind. Die eingangs beschriebenen Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Drehschieberpumpenvorrichtung in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und -weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden werden drei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der folgenden Zeichnungen und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung eine erste Ausgestaltung einer Drehschieberpumpenvorrichtung,
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2 in einer schematischen, perspektivischen Detaildarstellung zumindest teilweise eine zweite Ausgestaltung einer Drehschieberpumpenvorrichtung mit Pendelschiebern, wobei die Pendelschieber Rechteckkolben aufweisen, und
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3 in einer schematischen, perspektivischen Detaildarstellung zumindest teilweise eine dritte Ausgestaltung einer Drehschieberpumpenvorrichtung, mit Pendelschiebern, wobei die Pendelschieber Rundkolben aufweisen.
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In 1 ist eine erste Drehschieberpumpenvorrichtung 1 gut zu erkennen.
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Die Drehschieberpumpenvorrichtung 1 ist mit mindestens einem Hydraulikkreislauf (nicht dargestellt verbunden). Der Hydraulikkreislauf dient zur Versorgung eines automatischen oder automatisierten Getriebes (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) mit einem Druckmedium, insbesondere mit einem Öl. Das Getriebe weist insbesondere eine oder mehrere Reibkupplungen auf, wobei die Reibkupplungen mit Schaltelementen hydraulisch betätigbar sind und/oder das Getriebe weitere zu betätigende Getriebekomponenten bspw. Schaltelemente wie Schaltmuffen oder dgl. aufweist. Insbesondere kann das Getriebe als Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Reibkupplungen ausgebildet sein. Die Reibkupplungen sind insbesondere als nasslaufende Reibkupplungen ausgebildet. Die Reibkupplungen werden von dem Öl gekühlt. Denkbar ist bei einem Getriebe auch der Einsatz von Trockenkupplungen, dies ist abhängig von der jeweiligen Ausführungsform.
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Die Drehschieberpumpenvorrichtung 1 ist als Pendelschieberpumpe 2 ausgebildet. Die Pendelschieberpumpe 2 weist ein Gehäuse 3 auf. Innerhalb des Gehäuses 3 ist ein Außenring 4 angeordnet. Die Drehschieberpumpenvorrichtung 1 weist ferner einen Innenrotor 5 auf. Der Innenrotor 5 ist drehbar gelagert und funktional wirksam von einem nicht dargestellten Motor antreibbar. Der Innenrotor 5 ist insbesondere von einem Elektromotor antreibbar. Alternativ kann der Innenrotor 5 von einem Antriebsmotor des Kraftfahrzeuges funktional wirksam angetrieben werden. Der Innenrotor 5 ist innerhalb des Außenrings 4 angeordnet. Der Außenring 4 ist relativ zum Innenrotor 5 exzentrisch angeordnet beziehungsweise anordenbar. Der Außenring 4 ist vorzugsweise relativ zum Innenrotor 5 verschiebbar bzw. verdrehbar anordenbar.
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Die Drehschieberpumpenvorrichtung 1 weist ferner mehrere Schieber 6 auf. Die Schieber 6 sind zwischen dem Außenring 4 und dem Innenrotor 5 angeordnet oder anordenbar. Die Schieber 6 erstrecken sich zwischen dem Außenring 4 und dem Innenrotor 5. Der Innenrotor 5 weist mehrere Führungsaufnahmen 7 auf. Die Führungsaufnahmen 7 erstrecken sich im Wesentlichen in Radialrichtung. Innerhalb der Führungsaufnahmen 7 sind die Schieber 6 geführt. Die Breite der Schieber 6 ist zumindest teilweise an die Breite der Führungsaufnahme 7 angepasst. Die Schieber 6 sind hier pendelnd in den Führungsaufnahmen 7 geführt.
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Mehrere erste Arbeitsräume 8 sind von dem Außenring 4 und von dem Innenrotor 5 sowie von den Schiebern 6 begrenzt. In 1 ist eine Ausgestaltung der Drehschieberpumpenvorrichtung 1 dargestellt, wobei sieben Schieber 6 und damit sieben, erste Arbeitsräume 8 vorgesehen sind. In alternativer Ausgestaltung können mehr oder weniger als sieben, erste Arbeitsräume 8 vorgesehen sein. Die ersten Arbeitsräume 8 sind zwischen dem Innenrotor 5 und dem Außenring 4 angeordnet. Die Schieber 6 begrenzen die jeweiligen ersten Arbeitsräume 8, die teilweise zueinander benachbart sind. Die Schieber 6 und damit auch die ersten Arbeitsräume 8 drehen sich mit dem Innenrotor 5 mit.
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Die Führungsaufnahmen 7 sind vorzugsweise umfänglich gleich beabstandet. Die Schieber 6 sind radial verschieblich in den Führungsaufnahmen 7 geführt. Die Führungsaufnahmen 7 können als Schlitze oder Bohrungen (nicht näher bezeichnet) ausgebildet sein. Die Führungsaufnahmen 7 können insbesondere als stirnseitig randoffene Schlitze ausgebildet sein.
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Ferner sind die Schieber 6 als Pendelschieber 9 ausgebildet, wobei die Pendelschieber 9 am Außenring 4 schwenkbar gelagert sind. Die Pendelschieber 9 sind ferner schwenkbar in den Führungsaufnahmen 7 gelagert. Die Pendelschieber 9 weisen jeweils einen Kopf 10 auf, wobei der Kopf 10 schwenkbar dem Außenring 4 gelagert ist. Der Kopf 10 ist funktional wirksam drehbar am Außenring 4 gelagert. Der Kopf 10 weist eine teilzylindrische Oberfläche (nicht näher bezeichnet) bzw. eine Zylindersegmentfläche auf. Die Pendelschieber 9 sind daher insbesondere mit dem Kopf 10 schwenkbar am Außenring 4 gelagert.
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Die Pendelschieber 9 sind hier im wesentlichen kegelförmig ausgebildet, wobei ein Fußbereich (nicht näher bezeichnet) der Pendelschieber 9 entsprechende Kugelsegmentflächen aufweist bzw. zwei, sich entgegengesetzte Zylindersegmentflächen, sodass der Pendelschieber 9 verschwenkbar in den Führungsaufnahmen 7 gelagert ist. Die Pendelschieber 9 sind hier im Wesentlichen starr ausgebildet.
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Der Außenring 4 ist insbesondere als Außenrotor 11 ausgebildet, wobei der Außenrotor 11 drehbar gelagert ist. Der Außenrotor 11 ist drehbar in einer Halterung 12 gelagert. Die Halterung 12 ist zusammen mit den Außenrotor 11 vorzugsweise verschieblich angeordnet, so dass der Außenrotor 11 zusammen mit der Halterung 12 relativ zum Innenrotor 5 verschiebbar ist. Dadurch ist das Maß der Exzentrität des Innenrotors 5 relativ zum Außenrotor 11 einstellbar. Die Halterung 12 ist hier um eine Schwenkachse 13 schwenkbar, wobei durch das Schwenken der Halterung 12 um die Schwenkachse 13 die Relativposition des Außenrings 4 bzw. Außenrotors 11 zum Innenrotor 5 einstellbar ist.
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Die ersten Arbeitsräume 8 sind von einem Druckmedium (nicht dargestellt) durchströmbar, insbesondere kann hier ein Druckmedium ein- und ausströmen, insbesondere in Abhängigkeit der aktuellen Lage/Position des jeweiligen ersten Arbeitsraumes 8 und/oder jeweiligen Positionierungen der Zuführ- und Abführöffnungen. Die ersten Arbeitsräume 8 sind daher zur Druckänderung des Druckmediums verwendbar. Mit den ersten Arbeitsräumen 8 ist ein erster Hydraulikkreislauf (nicht dargestellt) versorgbar. Der erste Hydraulikkreislauf dient insbesondere zur Versorgung, nämlich zur Schmierung und Kühlung der Reibkupplung(gen) mit dem Druckmedium, insbesondere einem Öl oder zur Schmierung/Kühlung anderer Getriebe-Komponenten.
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Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass die Führungsaufnahmen 7 und die Schieber 6 einen zweiten Arbeitsraum 14 begrenzen, wobei der zweite Arbeitsraum 14 von dem Druckmedium durchströmbar ist und der zweite Arbeitsraum 14 zur Druckänderung und/oder Förderung des Druckmediums verwendbar ist. Dies hat den Vorteil, dass mit den zweiten Arbeitsräumen 14 ein zweiter Hydraulikkreislauf versorgbar ist. Der erste Hydraulikkreislauf kann insbesondere als Niederdruckhydraulikkreislauf zur Versorgung der Reibkupplungen mit Schmieröl verwendet werden. Der zweite Hydraulikkreislauf kann insbesondere zur Versorgung der Schaltelemente des Getriebes als Hochdruckhydraulikkreislauf ausgebildet sein. Die Volumenänderung des ersten Arbeitsraumes 8 ist größer als die Volumenänderung des zweiten Arbeitsraumes 14 beim Betrieb der Drehschieberpumpenvorrichtung 1. Die durch den zweiten Arbeitsraum 14 realisierte Druckänderung ist größer als die durch den ersten Arbeitsraum 8 realisierte Druckänderung.
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Die Größe der zweiten Arbeitsräume 14 ist im Wesentlichen durch den Hub der Schieber 6 und den Querschnitt der Führungsaufnahmen 7 bestimmt. Durch eine entsprechende Wahl der Größe der Führungsaufnahmen 7 kann das durch den zweiten Arbeitsraum 14 realisierte Verdrängungsvolumen/Fördervolumen bestimmt werden. Der erzeugbare Volumenstrom im ersten Arbeitsraum 8 wird im Wesentlichen durch die Größe und die Exzentrität des Außenrings 4 relativ zum Innenrotor 5 bestimmt. Da die zweiten Arbeitsräume 14 innerhalb des
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Innenrotors 5 vorgesehen sind, sind die abgreifbaren Druckniveaus/Fördervolumina des zweiten Arbeitsraumes 14 besser an die erforderlichen Druckniveaus zur Versorgung der Schaltelemente des Getriebes angepasst. Die ersten Arbeitsräume 8 stehen vollständig zur Versorgung der Reibkupplung mit dem Druckmedium bereit. Das Druckmedium dient hierbei als Kühlöl/Schmieröl.
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Bei einer Rotation des Innenrotors 5 werden die ersten Arbeitsräume 8 und die zweiten Arbeitsräume 14 periodisch vergrößert und verkleinert. Hierdurch kann ein bestimmter Volumenstrom in den ersten und zweiten Arbeitsräumen 8, 14 erzeugt werden.
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Die auf der rechten Seite der 1 dargestellten, ersten und zweiten Arbeitsräume 8 und 14 weisen hier ein großes Volumen auf, und die auf der linken Seite der 1 dargestellten, ersten und zweiten Arbeitsräume 8 bzw. 14 weisen ein kleines Volumen auf, da der Innenrotor 5 hier nahe am Außenring 4 positioniert ist und somit die Schieber 6 tief in die Führungsaufnahmen 7 eingeschoben sind.
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Die ersten Arbeitsräume 8 sind funktional wirksam insbesondere mit einer Kühlölversorgung eines Kraftfahrzeuges (nicht dargestellt) verbunden. Die zweiten Arbeitsräume 14 sind jeweils insbesondere mit einem Hochdruckhydraulikkreislauf zur Betätigung von einem oder mehreren Schaltelementen des Getriebes verbunden. Das Druckmedium für den ersten Arbeitsraum 8 wird vorzugsweise aus einem ersten Druckmediumreservoir (nicht dargestellt) angesaugt und – das Druckmedium für den zweiten Arbeitsraum 14 wird vorzugsweise aus einem zweiten Druckmediumreservoir (nicht dargestellt) angesaugt. Das Verdrängungsvolumen und daher die Fördermenge pro Umdrehung ergeben sich aus der Verdrängung im ersten Arbeitsraum 8 zwischen dem Innenrotor 5 und dem Außenring 4 und über den Hub der Schieber 6 in den Führungsaufnahmen 7 bzw. aus der Verdrängung im zweiten Arbeitsraum 14.
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Die ersten Arbeitsräume 8 sind vorzugsweise von außen (radial) oder axial beaufschlagt. Die ersten Arbeitsräume 8 können mit nicht dargestellten Druckmittelleitungen durch den Außenring 4 mit dem Druckmedium versorgt bzw. das Druckmedium kann über die Druckmittelleitungen entsorgt werden. Die zweiten Arbeitsräume 14 innerhalb des Innenrotors 5 können vorzugsweise von innen beaufschlagt und über einen hohlen Lagerzapfen 15 versorgt und entsorgt werden. Alternativ können die zweiten Arbeitsräume 14 axial beaufschlagt sein, insbesondere sofern die Führungsaufnahmen 7 stirnseitig offen ausgebildet sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform Werden die zweiten Arbeitsräume 14 jedoch auch im Wesentlichen radial beaufschlagt.
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Im Folgenden darf auf die 2 und 3 Bezug genommen werden: Da die Ausgestaltungen in 2 und 3 ähnlich sind, werden im Wesentlichen übereinstimmende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In den 2 und 3 ist teilweise eine Drehschieberpumpenvorrichtung 16a bzw. 16b dargestellt.
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Die Drehschieberpumpenvorrichtung 16a bzw. 16b ist als Pendelschieberpumpe 17a bzw. 17b ausgebildet. Ein Gehäuse und eine Halterung sind in 2 nicht dargestellt. Die Pendelschieberpumpe 17a, 17b weist einen Außenring 18, einen Innenrotor 19 und mehrere Schieber 20 auf. Der Innenrotor 19 weist wiederum mehrere Führungsaufnahmen 21a (vgl. 2) beziehungsweise mehrere Führungsaufnahmen 21b (vgl. 3) auf, wobei die Schieber 20 in den entsprechenden Führungsaufnahmen 21a oder 21b geführt sind.
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Die Führungsaufnahmen 21 (vgl. 2) sind als Schlitze (nicht näher bezeichnet) ausgebildet. Die Führungsaufnahmen 21a sind als stirnseitig randoffene Schlitze ausgebildet. Der Querschnitt der Führungsaufnahmen 21a ist insbesondere im Wesentlichen rechteckig.
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Die Führungsaufnahmen 21b (vgl. 3) sind als Bohrungen (nicht näher bezeichnet) ausgebildet. Die Führungsaufnahmen 21b sind im Innenrotor 19 axial geschlossen ausgebildet. Die Führungsaufnahmen 21b sind axial bzw. stirnseitig geschlossen ausgebildet. Der Querschnitt der Führungsaufnahmen 21b ist insbesondere rund, im Wesentlichen kreisförmig.
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Der Außenring 18 ist vorzugsweise als Außenrotor 27 ausgebildet. Der Außenrotor 27 weist eine Außenumfangsfläche 28 auf, wobei der Außenrotor 27 mit der Außenumfangsfläche 28 drehbar in einer entsprechenden Halterung (nicht dargestellt, aber vgl. 1) gelagert ist.
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Die Schieber 20 sind als Pendelschieber 22 ausgebildet, wobei die Pendelschieber 22 schwenkbar am Außenrotor 27 gelagert sind. Die Pendelschieber 22 sind nicht starr ausgebildet. Die Pendelschieber 22 weisen einen Kolben 23a, 23b auf, wobei der Kolben 23a, 23b in der Führungsaufnahme 21a, 21b geführt ist. Der Querschnitt des Kolbens 23a, 23b ist an den Querschnitt der Führungsaufnahmen 21a, 21b angepasst bzw. entspricht dem Querschnitt der Führungsaufnahmen 21a, 21b.
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Die Pendelschieber 22 weisen ferner jeweils eine Pendelkolbenstange 24 auf, wobei die Pendelkolbenstange 24 schwenkbar am Kolben 23a, 23b gelagert ist. Die Pendelkolbenstange 24 ist ferner funktional wirksam drehbar am Außenring 18 gelagert. Die Pendelkolbenstange 24 weist jeweils einen Kopf 25 auf, wobei der Kopf 25 in einer Lageraufnahme 26 im Außenring 18 gelagert ist. Die Lageraufnahme 26 ist zur nicht näher bezeichneten Innenumfangsfläche des Außenrings 18 geöffnet. Der Außenring 18 ist relativ zum Innenrotor 19 exzentrisch angeordnet.
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Die Drehschieberpumpenvorrichtung 16a bzw. 16b weist mehrere Arbeitsräume 29 auf. Insgesamt sind sieben Pendelschieber 22 und damit auch sieben, erste Arbeitsräume 29 vorgesehen. Die ersten Arbeitsräume 29 sind von dem Außenring 18, dem Innenrotor 19 sowie den Schiebern 20 begrenzt. Der erste Arbeitsraum 29 ist von einem Druckmedium durchströmbar. Der erste Arbeitsraum 29 ist zur Druckänderung des Druckmediums verwendbar. Der erste Arbeitsraum 29 ist mit einem ersten Hydraulikkreislauf eines Automatikgetriebes (nicht dargestellt) verbindbar. Die ersten Arbeitsräume 29 können über nicht dargestellte Druckleitungen mit dem Druckmedium versorgt werden und entsorgt werden. Die Anschlüsse zur Einleitung und Weiterleitung des Druckmediums können beispielsweise auch axial zu dem ersten Arbeitsraum 29 angeordnet sein.
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Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass die Führungsaufnahmen 21a, 21b und die Schieber 20 einen zweiten Arbeitsraum 30 begrenzen, wobei der zweite Arbeitsraum 30 von den Druckmedium durchströmbar ist und der zweite Arbeitsraum 30 zur Druckänderung und/oder Förderung des Druckmediums verwendbar ist. Die mit Hilfe des zweiten Arbeitsraumes 30 realisierte Druckänderung ist vorzugsweise größer als die durch den ersten Arbeitsraum 29 realisierte Druckänderung. Die Volumenänderung des ersten Arbeitsraumes 29 ist dabei größer als die Volumenänderung des zweiten Arbeitsraumes 30 bei der Rotation des Innenrotors 19 relativ zum Außenring 18.
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Der erste Arbeitsraum 29 kann insbesondere mit einem Niederdruckhydraulikkreislauf des Getriebes verbunden sein. Der zweite Arbeitsraum 30 kann mit einem Hochdruckhydraulikkreislauf zur Betätigung von mindestens einem Schaltelement des Getriebes verbunden sein.
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Wie schon bei der in 1 dargestellten Ausgestaltung beschrieben wurde, kann der Außenring 18 relativ zum Innenrotor 19 verschieblich angeordnet sein. Dadurch ist die Fördermenge des ersten Arbeitsraumes 29 und des zweiten Arbeitsraumes 30 einstellbar. Die Volumenänderung bei einer Rotation des Innenrotors der ersten Arbeitsräume 29 und der zweiten Arbeitsräume 30 ist abhängig von der Exzentrität des Innenrotors 19 relativ zum Außenring 18. In der in der 2 dargestellten Ausgestaltung sind die Kolben 23a als Rechteckkolben ausgebildet. In der in 3 dargestellten Ausgestaltung sind die Kolben 23b als Rundkolben ausgebildet.
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Eine Leckage zwischen dem Hochdruckbereich des zweiten Arbeitsraumes 30 und dem Niederdruckbereich des ersten Arbeitsraumes 29 kann insbesondere durch die doppelte drehbare Lagerung des Pendelschiebers 22 bzw. der Pendelkolbenstange 24 in Kombination mit den Kolben 23a, 23b reduziert. bzw. minimiert werden.
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Die Ausführung mit Rundkolben in 3 hat den Vorteil, dass das Schleppmoment reduziert ist. Die stirnseitige Abdichtung der ersten Arbeitsräume 29 erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die nicht näher dargestellten, stirnseitigen Pumpengehäuse mit einer hohen Axialkraft verpresst werden. Durch die Führung der Kolben 23a, 23b innerhalb des Innenrotor 19, wie es in 3 dargestellt ist, ist der zweite Arbeitsraum 30 bereits stirnseitig durch den Innenrotor 19 begrenzt. Hierdurch ist keine hohe Axialvorspannung beim Verpressen der stirnseitigen Pumpengehäuse nötig.
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Der Vorteil der Verwendung einer Pendelschieberpumpe 2, 17a, 17b (vgl. 1 bis 3) ist, dass aus zwei getrennten Druckmediumreservoirs angesaugt werden kann. Die Pendelschieber 9, 22 sind schwenkbar im Außenrotor 11, 27 gelagert. Die mechanische Reibung innerhalb der Drehschieberpumpenvorrichtung 1, 16a, 16b ist durch die Ausbildung als Pendelschieberpumpe 2, 17a, 17b verringert. Dadurch ist der Anteil der Antriebsenergie minimiert, welcher zum Antrieb der Drehschieberpumpenvorrichtung 1, 16a, 16b bzw. der Pendelschieberpumpe 2, 17a, 17b verwendet wird.
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Die Drehschieberpumpenvorrichtungen 1 und 16a, 16b können in alternativer Ausgestaltung auch als Flügelzellpumpe (nicht dargestellt) realisiert sein. Die als Flügel ausgebildeten Schieber sind dabei nicht mit dem Außenring verbunden. Der Außenring ist relativ zum Innenrotor nicht mitdrehend angeordnet. Die Flügel sind radial in den Führungsaufnahmen geführt. Die Abdichtung der ersten Arbeitsräume erfolgt dadurch, dass die Flügel ggf. mit einem Gleitschuh oder dgl. an die Innenumfangsfläche des Außenrings gedrückt werden. Dabei sind vorzugsweise der erste Arbeitsraum und der zweite Arbeitsraum miteinander verbunden. Der Druck aus der Verdrängung aus dem äußeren ersten Arbeitsraum wird unter die Flügel geleitet, um beim Anlaufen des Innenrotors die Flügel gegen den Außenring zu drücken, und so eine Dichtung zwischen den Flügeln und dem Außenring herzustellen.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Drehschieberpumpenvorrichtung können nun vzw. unterschiedliche voneinander getrennte Volumenströme erzeugt werden. Einerseits für die Kühlung/Schmierung von Getriebe- und/oder Kupplungskomponenten können insbesondere hohe Volumenströme mit geringen Drücken realisiert werden, und andererseits für die Verstellung/Betätigung von Schaltelementen können geringe Volumenströme bei hohen Drücken realisiert werden. Bei der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Drehschieberpumpenvorrichtungen gemäß den 1 bis 3 werden insbesondere aus geometrischen Gründen hier die ersten Arbeitsräume für die Realisierung des Kühlölvolumenstromes und die zweiten Arbeitsräume für die Realisierung des Volumenstromes zur Betätigung der Schaltelemente verwendet. Denkbar ist auch, dass bspw. bei einer anderen Anwendung ein Hochdruck mit einem hohen Volumenstrom und ein Niederdruck bei einem geringeren Volumenstrom angefordert wird, so dass dann ein Hochdruckhydraulikkreislauf über die ersten Arbeitsräume und ein Niederdruckhydraulikkreislauf über die zweiten Arbeitsräume versorgt werden würde. Dies ist abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall und der spezifischen Ausführungsform der Drehschieberpumpenvorrichtung bzw. deren Anschluss an jeweilige weitere Hydraulikkomponenten bzw. Hydraulikkreisläufe.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschieberpumpenvorrichtung
- 2
- Pendelschieberpumpe
- 3
- Gehäuse
- 4
- Außenring
- 5
- Innenrotor
- 6
- Schieber
- 7
- Führungsaufnahme
- 8
- erster Arbeitsraum
- 9
- Pendelschieber
- 10
- Kopf
- 11
- Außenrotor
- 12
- Halterung
- 13
- Schwenkachse
- 14
- zweiter Arbeitsraum
- 15
- Lagerzapfen
- 16a
- Drehschieberpumpenvorrichtung
- 16b
- Drehschieberpumpenvorrichtung
- 17a
- Pendelschieberpumpe
- 17b
- Pendelschieberpumpe
- 18
- Außenring
- 19
- Innenrotor
- 20
- Schieber
- 21a
- Führungsaufnahme
- 21b
- Führungsaufnahme
- 22
- Pendelschieber
- 23a
- Kolben
- 23b
- Kolben
- 24
- Pendelkolbenstange
- 25
- Kopf
- 26
- Lageraufnahme
- 27
- Außenrotor
- 28
- Außenumfangsfläche
- 29
- erster Arbeitsraum
- 30
- zweiter Arbeitsraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10128856 A1 [0003]
- DE 3913414 A1 [0004]
