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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Flügelzellenpumpen oder Drehschieberpumpen werden in den unterschiedlichsten Anwendungen zum Fördern eines Fluides, insbesondere Flüssigkeit, eingesetzt. Insbesondere in Kraftfahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor werden Flügelzellenpumpen eingesetzt, um Schmieröl in einem Schmiersystem für den Verbrennungsmotor zu fördern. Das Schmieröl wird dabei beispielsweise zur Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gefördert zur Schmierung der Kurbelwelle. Bei eine Flügelzellenpumpe, beispielsweise zum Fördern von Schmieröl, ist innerhalb eines Arbeitsraumgehäuses ein Rotor mit Drehschiebern angeordnet. Der Rotor rotiert dabei um eine Rotationsachse und die Rotationsachse weist eine Exzentrizität zu dem Arbeitsraumgehäuse auf, sodass dadurch ein Arbeitsraum zwischen dem Rotor und dem Arbeitsraumgehäuse in einen Zuströmarbeitsraum und in einen Abströmarbeitsraum unterteilt ist. Durch eine Veränderung der Exzentrizität, das heißt eine Bewegung des Arbeitsraumgehäuses, kann das von der Flügelzellenpumpe förderbare Volumen an Fluid pro Drehung des Rotors verändert werden.
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Die
DE 10 2010 015 288 A1 zeigt eine regelbare Flügelzellenpumpe mit einem Pumpenkörper und einer Ein- und Auslassöffnung. Ein Rotor ist von einer Antriebswelle angetrieben und eine Mehrzahl sich radial erstreckender Flügel sind verschiebbar an dem Rotor angeordnet. Ein Schieber weist eine Mittelachse auf und dieser ist exzentrisch zur Achse des Rotors ausgerichtet. Mit einem elastischen Element kann der Schieber in eine Richtung gedrückt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Fördern eines Fluides, insbesondere Schmieröl, umfassend ein Arbeitsraumgehäuse, welches einen Arbeitsraum der Flügelzellenpumpe begrenzt, einen innerhalb des Arbeitsraumgehäuses angeordneten Rotor mit Drehschiebern und der Arbeitsraum, insbesondere von den von den Drehschiebern und/oder dem Rotor, in einen Zuströmarbeitsraum und in einen Abströmarbeitsraum unterteilt ist, eine in den Zuströmarbeitsraum mündende Einlassöffnung zum Einleiten des zu fördernden Fluides in den Zuströmarbeitsraum, eine in den Abströmarbeitsraum mündende Auslassöffnung zum Ausleiten des zu fördernden Fluides aus dem Abströmarbeitsraum, eine erste Hydraulikkammer zum Bewegen des Arbeitsraumgehäuses relativ zu dem Rotor und/oder des Rotors relativ zu dem Arbeitsraumgehäuse in eine erste Richtung zur Verkleinerung des von der Flügelzellenpumpe förderbaren Volumens an Fluid pro Drehung des Rotors, wobei die Flügelzellenpumpe eine zweite Hydraulikkammer zum Bewegen des Arbeitsraumgehäuses relativ zu dem Rotor und/oder des Rotors relativ zu dem Arbeitsraumgehäuse in eine zweite Richtung zur Vergrößerung des von der Flügelzellenpumpe förderbaren Volumens an Fluid pro Drehung des Rotors aufweist. Die Exzentrizität des Rotors relativ zu dem Arbeitsraumgehäuse kann somit ausschließlich mit den beiden Hydraulikkammern verändert werden. Mittels eines Steuerfluids in der ersten Hydraulikkammer kann die Exzentrizität verkleinert werden bzw. das von der Flügelzellenpumpe förderbare Volumen an Fluid vor Drehung des Rotors. Mittels eines Steuerfluids in der zweiten Hydraulikkammer kann die Exzentrizität vergrößert werden bzw. das von der Flügelzelle förderbare Volumen an Fluid vor Drehung des Rotors. Dadurch kann ausschließlich mittels den beiden Hydraulikkammern und einem Steuerfluid die Exzentrizität des Rotors verändert werden. Eine mit Verschleiß und Ermüdungserscheinungen behaftete Feder, insbesondere ein elastisches Element, ist somit nicht erforderlich, um die Exzentrizität des Rotors bezüglich des Arbeitsraumgehäuses zu verändern.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung ausgerichtet und/oder eine Bewegung des Arbeitsraumgehäuses und/oder des Rotors in der ersten und/oder zweiten Richtung bewirkt eine Veränderung der Exzentrizität des Rotors relativ zu dem Arbeitsraumgehäuse.
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In einer ergänzenden Ausgestaltung ist mit dem Arbeitsraumgehäuse ein erster Steuerarm und ein zweiter Steuerarm mittelbar oder unmittelbar verbunden. Der erste und zweite Steuerarm kann beispielsweise an dem Arbeitsraumgehäuse oder auch an einem Außengehäuse der Flügelzellenpumpe ausgebildet sein.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform begrenzt der erste Steuerarm die erste Hydraulikkammer, so dass das in der ersten Hydraulikkammer befindliche Steuerfluid, insbesondere Steuerflüssigkeit, auf den ersten Steuerarm in der ersten Richtung wirkt, insbesondere an einer Wirkfläche von dem Steuerfluid eine Druckkraft auf den ersten Steuerarm aufbringbar ist oder aufgebracht ist. Durch ein Einleiten eines Steuerfluids in die erste Hydraulikkammer kann somit das Arbeitsraumgehäuse relativ zu dem Rotor und/oder umgekehrt bewegt werden, zur Verkleinerung des von der Flügelzellenpumpe förderbaren Volumens an Fluid pro Drehung des Rotors bzw. zur Verkleinerung der Exzentrizität des Rotors bezüglich des Arbeitsraumgehäuses.
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Vorzugsweise begrenzt der zweite Steuerarm die zweite Hydraulikkammer, so dass das in der zweiten Hydraulikkammer befindliche Steuerfluid, insbesondere Steuerflüssigkeit, auf den zweiten Steuerarm in der zweiten Richtung wirkt, insbesondere an einer Wirkfläche von dem Steuerfluid eine Druckkraft auf den zweiten Steuerarm aufbringbar ist oder aufgebracht ist. Durch das Einleiten oder das Erhöhen des Druckes eines Steuerfluids in der zweiten Hydraulikkammer und vorzugsweise einem Öffnen der ersten Hydraulikkammer kann dadurch das Arbeitsraumgehäuse relativ zu dem Rotor und/oder umgekehrt bewegt werden, sodass dadurch das von der Flügelzellenpumpe förderbare Volumen an Fluid pro Drehung des Rotors vergrößert wird bzw. die Exzentrizität des Rotors bezüglich des Arbeitsraumgehäuses vergrößert wird.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform begrenzt der erste Steuerarm die zweite Hydraulikkammer zusätzlich, so dass das in der zweiten Hydraulikkammer befindliche Steuerfluid, insbesondere Steuerflüssigkeit, zusätzlich auf den ersten Steuerarm in der zweiten Richtung wirkt.
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In einer ergänzenden Variante ist die Wirkfläche des ersten Steuerarmes an der zweiten Hydraulikkammer größer als die Wirkfläche des zweiten Steuerarmes an der zweiten Hydraulikkammer. Die Wirkfläche des ersten Steuerarmes an der zweiten Hydraulikkammer bewirkt eine Bewegung in der zweiten Richtung und die Wirkfläche bzw. die Kraft des Steuerfluids an der Wirkfläche des zweiten Steuerarmes an der zweiten Hydraulikkammer bewirkt eine Bewegung in der ersten Richtung. Aufgrund der größeren Wirkfläche des ersten Steuerarmes an der zweiten Hydraulikkammer ist somit die resultierende Kraft an dem ersten Steuerarm an der zweiten Hydraulikkammer größer als die Kraft an dem zweiten Steuerarm an der zweiten Hydraulikkammer aufgrund des Druckes des Steuerfluides in der zweiten Hydraulikkammer, sodass dadurch die Gesamtresultierende eine Bewegung in Richtung der zweiten Richtung bewirkt.
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In einer ergänzenden Variante ist das Arbeitsraumgehäuse zwischen einer Maximalförderstellung und einer Minimalförderstellung, insbesondere Nullförderstellung, bewegbar, insbesondere verschwenkbar, gelagert und vorzugsweise ist in der Maximalförderstellung der Rotor exzentrisch innerhalb des Arbeitsraumes angeordnet und in der Nullförderstellung ist der Rotor zentrisch innerhalb des Arbeitsraumes angeordnet.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst die Flügelzellenpumpe kein elastisches Element, insbesondere eine Feder, zum Bewegen des Arbeitsraumgehäuses relativ zu dem Rotor und/oder des Rotors relativ zu dem Arbeitsraumgehäuse und/oder das Arbeitsraumgehäuse ist ausschließlich hydraulisch mit Steuerfluid in Hydraulikkammern bewegbar.
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In einer ergänzenden Ausführungsform umfasst die Flügelzellenpumpe ein Außengehäuse und das Arbeitsraumgehäuse ist wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, innerhalb eines von dem Außengehäuse eingeschlossenen Innenraumes angeordnet und vorzugsweise ist die erste und/oder zweite Hydraulikkammer von dem Außengehäuse begrenzt.
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Erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor mit einem Schmiersystem und einer Flügelzellenpumpe, wobei die Flügelzellenpumpe als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Flügelzellenpumpe ausgebildet ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
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1 einen Querschnitt einer Flügelzellenpumpe.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist ein Querschnitt einer Flügelzellenpumpe 1 bzw. einer Drehschieberpumpe 1 dargestellt. Die Flügelzellenpumpe 1 wird insbesondere in einem Schmiersystem für einen Verbrennungsmotor eingesetzt, um Schmieröl zu fördern, beispielsweise zu einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors oder zu den Zylindern bzw. Kolben des Verbrennungsmotors (nicht dargestellt).
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Ein Rotor 3 ist mit einem Rotorzapfen 4 drehfest verbunden, sodass dadurch der Rotor 3 eine Rotationsbewegung des Rotorzapfens 4 als Antriebswelle um eine Rotationsachse 5 mit ausführt. Der Rotor 3 führt damit eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 5 aus und ist dabei von dem Rotationszapfen 4 als Antriebswelle in einer Drehrichtung 30 entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben. Die Rotationsachse 5 ist nicht veränderbar bzw. fest. An dem Rotor 3 sind mehrere Schieberschlitze 7 in radialer Richtung zu der Rotationsachse 5 ausgebildet und innerhalb der Schieberschlitze 7 sind Drehschieber 6 angeordnet. Dabei sind zusätzlich innerhalb der Schieberschlitze 7 Schieberfedern 8 angeordnet, sodass dadurch mittels der Schieberfedern 8 die Drehschieber 6 radial nach außen von den Schieberfedern 8 auf ein Arbeitsraumgehäuse 2 gedrückt sind. Die äußeren radialen Enden der Drehschieber 6 liegen damit ständig fluiddicht auf dem Arbeitsraumgehäuse 2 auf. Das Arbeitsraumgehäuse 2 schließt einen Raum ein und innerhalb dieses Raumes ist der Rotor 3 angeordnet. Ein Arbeitsraum 9 ist von dem Arbeitsraumgehäuse 2 und dem Rotor 3 begrenzt. Bei einer exzentrischen Anordnung des Rotors 3 bezüglich des Arbeitsraumgehäuses 2 ist der Arbeitsraum 9 in einen Zuströmarbeitsraum 10 und in einen Abströmarbeitsraum 11 für das zu fördernde Fluid unterteilt. In den Zuströmarbeitsraum 10 mündet eine Einlassöffnung 12 zum Einleiten des zu fördernden Fluides in den Zuströmarbeitsraum 10 und eine Auslassöffnung 13 zum Ausleiten des zu fördernden Fluids aus dem Abströmarbeitsraum 11.
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Die Flügelzellenpumpe 1 weist neben dem Arbeitsraumgehäuse 2 auch ein Außengehäuse 25 auf. Das Außengehäuse 25 umschließt einen Raum bzw. Innenraum und innerhalb dieses Raumes ist das Arbeitsraumgehäuse 2 angeordnet. An dem Arbeitsraumgehäuse 2 ist ein erster Steuerarm 16 und ein zweiter Steuerarm 17 ausgebildet. Ferner ist das Arbeitsraumgehäuse 2 mit zwei Lagern 26 verschwenkbar bezüglich des Außengehäuses 25 gelagert. Die Lager 26 stellen dabei Wälzelemente 27 dar und die Lager 26 dienen dabei zusätzlich zur Dichtung eines Druckausgleichsraumes 28, in welchem eine Druckausgleichsöffnung 29 mündet. Der Druckausgleichsraum 28 ist von der radialen Außenseite des Arbeitsraumgehäuses 2, von einer radialen Innenseite des Außengehäuses 25 und in einem geringeren Umfang auch von den beiden Lagern 26 begrenzt.
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Am radialen äußeren Ende des ersten Steuerarmes 16 ist ein erstes Dichtelement 18 ausgebildet und am radialen äußeren Ende des zweiten Steuerarmes 17 ist ein zweites Dichtelement 19 angeordnet. Das Außengehäuse 25 weist eine erste Aussparung 33 auf, innerhalb der der erste Steuerarm 16 teilweise angeordnet ist sowie eine zweite Aussparung 34 innerhalb der der zweite Steuerarm 17 teilweise angeordnet ist. Eine erste Hydraulikkammer 14 ist von dem Außengehäuse 25 sowie dem Arbeitsraumgehäuse 2 begrenzt und eine zweite Hydraulikkammer 15 ist ebenfalls von dem Arbeitsraumgehäuse 2 und dem Außengehäuse 25 begrenzt. Mittels des ersten Dichtelements 18 ist dabei die erste Hydraulikkammer 14 fluiddicht von der zweiten Hydraulikkammer 15 abgedichtet. Darüber hinaus ist mittels des zweiten Dichtelements 19 die zweite Hydraulikkammer 15 fluiddicht abgedichtet. In die erste Hydraulikkammer 14 mündet eine erste Hydrauliköffnung 20 und in die zweite Hydraulikkammer 15 mündet eine zweite Hydrauliköffnung 21. Durch das Einleiten eines Steuerfluids in die erste Hydrauliköffnung 20 bzw. eine Erhöhung des Druckes eines Steuerfluids in der ersten Hydraulikkammer 14 wirkt der Druck in der ersten Hydraulikkammer 14 auf eine Wirkfläche 22 am ersten Steuerarm 16 der ersten Hydraulikkammer 14. Mittels eines nicht dargestellten Ventils wird ein Steuerfluid, beispielsweise Schmieröl, in die erste Hydraulikkammer 14 eingeleitet und gleichzeitig ist mit dem Ventil die zweite Hydrauliköffnung 21 geöffnet. Dadurch wirkt auf die Wirkfläche 22 der Druck des Steuerfluids in der ersten Hydraulikkammer 14, sodass dadurch das Arbeitsraumgehäuse 2 in einer ersten Richtung 31 relativ zu dem Rotor 3 und dem Außengehäuse 25 bewegt wird und dadurch das von der Flügelzellenpumpe 1 förderbare Volumen an Fluid pro Drehung des Rotors 3 verkleinert wird, da bei der Bewegung in der ersten Richtung 31 aufgrund der Geometrie des Arbeitsraumgehäuses 2 die Exzentrizität des Rotors 3 innerhalb des Arbeitsraumgehäuses 2 verkleinert wird.
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Der erste Steuerarm 16 weist dabei eine Ausdehnung in radialer Richtung von d1 auf und der zweite Steuerarm 17 weist eine Ausdehnung d2 in radialer Richtung auf. Die Ausdehnung des ersten und zweiten Steuerarmes 16, 17 senkrecht zu der Zeichenebene von 1 sind dabei gleich. Bei einem Umschalten des nicht dargestellten Ventils, sodass das Steuerfluid aus der ersten Hydraulikkammer 14 durch die erste Hydrauliköffnung 20 ausströmen kann und bei einem Einleiten des Steuerfluids durch die zweite Hydrauliköffnung 21 in die zweite Hydraulikkammer 15 wirkt der Druck des Steuerfluids in der zweiten Hydraulikkammer 15 auf eine Wirkfläche 23 des zweiten Steuerarmes 17 an der zweiten Hydraulikkammer 15 und auf eine Wirkfläche 24 des ersten Steuerarmes 16 an der zweiten Hydraulikkammer 15. Die von dem Steuerfluid in der zweiten Hydraulikkammer 15 auf die Wirkfläche 24 des ersten Steuerarmes 16 aufgebrachte resultierende Kraft ist dabei in einer zweiten Richtung 32 ausgerichtet und die auf den zweiten Steuerarm 17 an der Wirkfläche 23 wirkende resultierende Kraft aufgrund des Druckes des Steuerfluides in der zweiten Hydraulikkammer 15 ist in Richtung der ersten Richtung 31 ausgerichtet und die erste Richtung 31 ist entgegengesetzt zu der zweiten Richtung 32 ausgerichtet. Die Ausdehnung d1 des ersten Steuerarmes 16 ist jedoch größer als die Ausdehnung d2 des zweiten Steuerarmes 17, sodass die resultierende, auf das Arbeitsraumgehäuse 2 bzw. die beiden Steuerarme 16, 17 wirkende gesamtresultierende Kraft in Richtung der zweiten Richtung 32 ausgerichtet ist, sodass dadurch das Arbeitsraumgehäuse 2 in Richtung der zweiten Richtung 32 bewegt wird und dadurch das von der Flügelzellenpumpe 1 förderbare Volumen an Fluid pro Drehung des Rotors 3 vergrößert wird, da dadurch die Exzentrizität des Rotors 3 bezüglich des Arbeitsraumgehäuses 2 vergrößert wird.
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Die Druckausgleichsöffnung 29 steht in fluidleitender Verbindung mit dem Abströmarbeitsraum 11 der Flügelzellenpumpe 1, sodass dadurch der von den beiden Lagern 26 aufzunehmende Lagerkraft reduziert ist, da die von dem Schmieröl in dem Druckausgleichsraum 28 auf das Arbeitsraumgehäuse 2 wirkende Druckkraft entgegengesetzt zu der Lagerkraft der beiden Lager 26 im Wesentlichen ausgerichtet ist.
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Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe 1 wesentliche Vorteile verbunden. Das Bewegen des Arbeitsraumgehäuses 2 relativ zu dem Rotor 3 zur Veränderung der Exzentrizität des Rotors 3 bzw. zur Veränderung des förderbaren Volumens an Fluid pro Drehung des Rotors 3 wird ausschließlich hydraulisch mittels des Steuerfluides in der ersten und zweiten Hydraulikkammer 14, 15 ausgeführt. Dadurch ist in vorteilhafter Weise zum Bewegen des Arbeitsraumgehäuses 2 kein elastisches Element, zum Beispiel eine Feder als Steuerfeder, erforderlich, um das Arbeitsraumgehäuse 2 zu bewegen. Dadurch kann in vorteilhafterweise auf eine verschleißanfällige und ermüdende Steuerfeder zum Bewegen des Arbeitsraumgehäuses 2 verzichtet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010015288 A1 [0003]
