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Die Erfindung betrifft eine Verstellpumpe mit einem drehzahlabhängigen Antrieb und mit einer Verstelleinrichtung, die dazu dient, ein von der Drehzahl des Antriebs abhängiges Fördervolumen der Verstellpumpe zu verstellen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Verstellen eines von der Drehzahl eines Antriebs abhängigen Fördervolumens einer derartigen Verstellpumpe. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Hydrauliksystem mit einer derartigen Verstellpumpe.
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Aus der deutschen Übersetzung
DE 696 19 298 T2 der europäischen Patentschrift
EP 0 745 774 B1 ist eine Verstellpumpe bekannt, deren Durchflussmenge und Förderdruck proportional zur Drehzahl von Rotationsteilen zunehmen. Um die bei hoher Drehzahl erreichte Durchflussmenge zu begrenzen, umfasst die Verstellpumpe ein Umgehungsventilsystem, das so mit einem Förderauslass der Verstellpumpe verbunden ist, dass es bei niedriger Drehzahl inaktiv ist und die gesamte Durchflussmenge von der Pumpe zum Verbraucher geleitet wird, während es aktiviert wird, sobald die Drehzahl einen bestimmten Schwellwert übersteigt, wodurch der Durchfluss der Pumpe teilweise oder im Grenzfall ganz entnommen wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Bereitstellung eines pro Zeiteinheit im Wesentlichen konstanten Volumenstroms mit Hilfe einer Verstellpumpe mit einem drehzahlabhängigen Antrieb und mit einer Verstelleinrichtung, die dazu dient, ein von der Drehzahl des Antriebs abhängiges Fördervolumen der Verstellpumpe zu verstellen, zu vereinfachen.
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Die Aufgabe ist bei einer Verstellpumpe mit einem drehzahlabhängigen Antrieb und mit einer Verstelleinrichtung, die dazu dient, ein von der Drehzahl des Antriebs abhängiges Fördervolumen der Verstellpumpe zu verstellen, dadurch gelöst, dass die Verstelleinrichtung mit einem Fliehkraftmechanismus kombiniert ist, durch den das Fördervolumen der Verstellpumpe mit der Antriebsdrehzahl verändert wird. Über den Fliehkraftmechanismus kann das Fördervolumen der Verstellpumpe auf einfache Art und Weise in Abhängigkeit von der Antriebsdrehzahl verstellt, insbesondere geregelt, werden. Dadurch können unerwünschte Verluste im Betrieb der Verstellpumpe reduziert werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellpumpe mit der Verstelleinrichtung und dem Fliehkraftmechanismus um eine gemeinsame Drehachse drehbar ist. Die Verstellpumpe mit der Verstelleinrichtung und dem Fliehkraftmechanismus drehen sich im Betrieb der Verstellpumpe mit der gleichen Drehzahl.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellpumpe antriebsmäßig an einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angebunden ist. Die Antriebsdrehzahl der Verstellpumpe kann der Drehzahl entsprechen, mit der sich die Verstellpumpe und die Verstelleinrichtung mit dem Fliehkraftmechanismus um die gemeinsame Achse drehen. Die Antriebsdrehzahl kann aber auch proportional zu dieser Drehzahl sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellpumpe in einem sich drehenden Funktionsteil angeordnet ist und durch eine Differenzdrehzahl zwischen einem feststehenden Gehäuse und dem sich drehenden Funktionsteil angetrieben wird. Bei dem sich drehenden Funktionsteil handelt es sich zum Beispiel um ein Teil einer Kupplung in einem Kraftfahrzeug.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellpumpe als Axialkolbenpumpe mit einer Taumelscheibe ausgeführt ist, die mit dem Fliehkraftmechanismus gekoppelt ist. Über die Taumelscheibe kann das Fördervolumen der Verstellpumpe in bekannter Art und Weise verstellt werden. Durch die Kopplung der Taumelscheibe mit dem Fliehkraftmechanismus wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass das Fördervolumen der Verstellpumpe in Abhängigkeit von der Drehzahl verstellt wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verstellpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fliehkraftmechanismus mindestens eine Fliehkraftmasse umfasst, die unter Fliehkrafteinwirkung gegen eine Vorspannkraft einer Rückstellfeder bewegbar ist. Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine sich selbstregelnde beziehungsweise einstellende Verstellpumpe geschaffen werden.
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Bei einem Verfahren zum Verstellen eines von der Drehzahl eines Antriebs abhängigen Fördervolumens einer vorab beschriebenen Verstellpumpe, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass das Fördervolumen der Verstellpumpe durch die Verstelleinrichtung mit dem Fliehkraftmechanismus mit der Antriebsdrehzahl verändert wird. Dadurch wird die Bereitstellung eines pro Zeiteinheit im Wesentlichen konstanten Volumenstroms mit Hilfe der Verstellpumpe erheblich vereinfacht.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fördervolumen der Verstellpumpe durch die Verstelleinrichtung mit dem Fliehkraftmechanismus mit zunehmender Antriebsdrehzahl so verringert wird, das sich ein pro Zeiteinheit im Wesentlichen konstanter Volumenstrom einstellt. Im Betrieb der Verstellpumpe nimmt der Volumenstrom, der von der Verstellpumpe bereitgestellt wird, zunächst zu, bis ein gewünschter Volumenstrom erreicht ist. Sobald der gewünschte Volumenstrom erreicht ist, wird das Fördervolumen der Verstellpumpe mit zunehmender Antriebsdrehzahl verringert, um den gewünschten Volumenstrom pro Zeiteinheit im Wesentlichen konstant zu halten.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Fluidsystem insbesondere ein Hydrauliksystem, mit einer vorab beschriebenen Verstellpumpe, die insbesondere gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren betreibbar ist beziehungsweise betrieben wird.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Kupplung mit einem vorab beschriebenen Fluidsystem, insbesondere einem Hydrauliksystem, insbesondere zum Betätigen der Kupplung. Die Verstellpumpe dient alternativ oder zusätzlich dazu, die Kupplung mit Hydraulikmedium zu versorgen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Verstellpumpe;
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2 eine als Axialkolbenmaschine ausgeführte Verstellpumpe und
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3 ein kartesisches Koordinatendiagramm mit zwei Volumenstromverlaufslinien.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Verstellpumpe 1 vereinfacht dargestellt. Die Verstellpumpe 1 ist eingangsseitig mit einem Reservoir 2 verbunden, das Hydraulikmedium enthält. Durch ein Rechteck 3 ist ein Antrieb der Verstellpumpe 1 angedeutet. Wenn die Verstellpumpe 1 durch den Antrieb 3 angetrieben wird, dann fördert die Verstellpumpe 1 Hydraulikmedium aus dem Reservoir 2 zu einem hydraulischen Verbraucher 5.
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Bei dem hydraulischen Verbraucher 5 handelt es sich zum Beispiel um einen Kolben, über den eine (nicht dargestellte) Kupplung geschlossen wird. Der hydraulische Verbraucher 5 kann einen hydraulischen Widerstand, wie eine Blende, umfassen. Über den hydraulischen Widerstand kann das von der Verstellpumpe 1 geförderte Hydraulikmedium zurück in das Reservoir 2 fließen.
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Die Verstellpumpe 1 mit dem Antrieb 3 und dem hydraulischen Verbraucher 5 ist um eine Drehachse 7 drehbar. In Kombination mit einer Kupplung ist die Verstellpumpe 1 zum Beispiel in eine Betätigungseinrichtung für die Kupplung integriert. Der Antrieb 3 der Verstellpumpe 1 ist an die Drehzahl gekoppelt, mit der – oder proportional zu der – sich auch die Verstellpumpe 1 um die Drehachse oder Rotationsachse 7 dreht.
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Durch einen Pfeil 9 ist eine Verstelleinrichtung angedeutet, mit welcher ein von der Drehzahl des Antriebs 3 abhängiges Fördervolumen der Verstellpumpe 1 verstellt werden kann. Die Verstelleinrichtung 9 ist gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung mit einem Fliehkraftmechanismus 10 kombiniert, durch den das Fördervolumen der Verstellpumpe 1 mit der Antriebsdrehzahl verändert werden kann.
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Der Fliehkraftmechanismus 10 umfasst eine Fliehkraftmasse 12, die mit der Verstelleinrichtung 9 gekoppelt ist. Darüber hinaus umfasst der Fliehkraftmechanismus 10 eine Rückstellfeder 14, die ebenfalls mit der Verstelleinrichtung 9 gekoppelt ist. Die Rückstellfeder 14 ist als Zugfeder ausgeführt.
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Wenn sich der die Verstelleinrichtung symbolisierende Pfeil 9 gegen den Uhrzeigersinn um einen Mittelpunkt eines die Verstellpumpe 1 symbolisierenden Kreises bewegt, dann verringert sich das Fördervolumen der Verstellpumpe 1. In der vertikalen oder senkrechten Richtung des Pfeils 9 ist das Fördervolumen der Verstellpumpe 1 pro Umdrehung minimal.
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Wenn sich die Verstellpumpe 1 mit der Fliehkraftmasse 12 im Betrieb um die Drehachse 7 dreht, dann nimmt die Fliehkraft auf die Fliehkraftmasse 12 mit zunehmender Drehzahl zu, so dass die Fliehkraftmasse 12 fliehkraftbedingt in 1 nach unten gezogen wird.
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Es entsteht ein Gleichgewicht zwischen der Kraft durch die Fliehkraftmasse 12 und der Rückstellkraft der Rückstellfeder 14. Diese Beziehung wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung so eingestellt, dass der von der Verstellpumpe 1 bereitgestellte Hydraulikmediumvolumenstrom über die Drehzahl ab einer bestimmten Drehzahl konstant bleibt.
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In 2 ist eine durch einen Antrieb 23 angetriebene Verstellpumpe 21 dargestellt, die als Axialkolbenpumpe ausgeführt ist. Die Axialkolbenpumpe 21 umfasst einen Revolver 25, in welchem Kolben 26 in axialer Richtung hin und her bewegbar geführt sind. Im Betrieb der Verstellpumpe 21 dreht sich der Revolver 25 um eine Drehachse 24. Die Drehachse 24 ist parallel zu einer Drehachse 27. Die Verstellpumpe 21, deren Revolver um die Drehachse 24 drehbar ist, dreht sich im Betrieb auch um die Drehachse 27.
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Das Fördervolumen der Verstellpumpe 21 kann über die Winkellage einer Taumelscheibe 28 verstellt werden. Die Taumelscheibe 28 ist um ein Gelenk 29 schwenkbar. Daher wird die Taumelscheibe 28 auch als Schwenkscheibe bezeichnet.
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Die Taumelscheibe 28 ist mit einem Fliehkraftmechanismus 30 kombiniert. Der Fliehkraftmechanismus 30 umfasst eine Fliehkraftmasse 32, die an der Taumelscheibe 28 angebracht ist. Darüber hinaus ist eine Rückstellfeder 34 des Fliehkraftmechanismus 30 an der Fliehkraftmasse 32 angebracht.
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Die Rückstellfeder 34 ist in 2 als Druckfeder ausgeführt. Bei zunehmender Fliehkraft wird die Taumelscheibe 28 um das Gelenk 29 gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt und in Richtung einer Senkrechten oder Vertikalen gezogen. Dadurch wird das Fördervolumen der Verstellpumpe 21 pro Umdrehung gesenkt.
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In 3 ist ein kartesisches Koordinatendiagramm mit einer x-Achse und einer y-Achse dargestellt. Auf der x-Achse ist eine Drehzahl in Umdrehungen pro Minute aufgetragen. Auf der y-Achse ist ein drehzahlabhängig bereitgestellter Volumenstrom der Verstellpumpe 1; 21 in eines pro Sekunde aufgetragen.
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Eine durchgezogene Kurve 41 stellt einen normierten Volumenstromverlauf über der Drehzahl dar, wie er mit der erfindungsgemäßen Verstellpumpe 1; 21 erzielt werden kann. Zum Vergleich ist durch eine gestrichelte Linie 42 ein Volumenstromverlauf einer Verstellpumpe mit konstantem Fördervolumen pro Umdrehung dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verstellpumpe
- 2
- Reservoir
- 3
- Antrieb
- 5
- hydraulischer Verbraucher
- 7
- Drehachse
- 9
- Verstelleinrichtung
- 10
- Fliehkraftmechanismus
- 12
- Fliehkraftmasse
- 14
- Rückstellfeder
- 21
- Verstellpumpe
- 23
- Antrieb
- 24
- Drehachse
- 25
- Revolver
- 26
- Kolben
- 27
- Drehachse
- 28
- Taumelscheibe
- 29
- Gelenk
- 30
- Fliehkraftmechanismus
- 32
- Fliehkraftmasse
- 34
- Rückstellfeder
- 41
- Volumenstromverlauf
- 42
- Volumenstromverlauf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 69619298 T2 [0002]
- EP 0745774 B1 [0002]
