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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Rollenschieberpumpe, die zum Betreiben eines Automatikgetriebes
für Kraftfahrzeuge
verwendet wird und insbesondere für ein Umpumpen des Automatikgetriebe-Fluids
in einem stufenlos veränderlichen
Getriebe. Die Pumpe ist mit einem Pumpengehäuse, einem in dem Pumpengehäuse angeordneten
und mittels einer Antriebswelle drehbaren Rotor, einem um den Rotor
herum angeordneten Nockenring und Rollenelementen versehen, die
mit etwas Toleranz in Schlitzen an dem Umfang des Rotors verschieblich
aufgenommen sind. Bei der Drehung des Rotors wirken die Rollenelemente
mit der Oberfläche
des Nockenringes in abdichtender Art und Weise zusammen. Der Nockenring,
der Rotor, die Rollenelemente und das Pumpengehäuse definieren eine Anzahl
von Pumpenkammern, die mit Hydraulikkanälen in dem Pumpengehäuse in Verbindung
treten können,
um ein Fließen
des Fluids zu den und von den Pumpenkammern zu erlauben. Das Fluid
wird zwischen einem Hydraulikkanal und einer Pumpenkammer entweder durch
einen oder mehrere Saugöffnungen
in Verbindung gebracht, wobei ein vorherrschend axialer Fluidfluß zu einer
Pumpenkammer erlaubt wird, oder durch einen oder mehrere Auslassöffnungen,
um einen vorherrschend axialen Fluidfluß von einer Pumpenkammer zu
erlauben.
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Eine solche Rollenschieberpumpe ist
aus dem Europäischen
Patent 0 555 909 bekannt und ist insbesondere für ein Umpumpen von großen Fluidvolumina,
insbesondere eines Automatikgetriebefluids, angepasst, während ein
hoher Druck in einem hydraulisch gesteuerten bzw. geregelten und
stufenlos betriebenen veränderlichen
Getriebe für
Kraftfahrzeuge aufrecht erhalten wird. In einem stufenlos veränderlichen
Getriebe des Riemen und Riemenscheiben-Typ wird eine große Fluidmenge
bei hohem Druck für
eine Steuerung bzw. Regelung der Getriebeübersetzung und der Festklemmkraft
für den
Riemen selbst bei einer niedrigen Maschinendrehzahl benötigt. Da
die Pumpe durch eine Welle angetrieben wird, die mit der Maschinenwelle
antriebsmäßig verbunden
ist, ist die Pumpe dafür
ausgelegt, ein gewünschtes
Pumpenresultat selbst bei der niedrigsten Drehzahl der Maschine
liefern zu können.
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Wenn die Pumpe im Betrieb ist, dann
dreht sich der Rotor und es wird in einer Pumpenkammer ein niedriger
Druck oder Saugdruck bewirkt. Als Folge des Saugdruckes wird Fluid
aus einem Hydraulikkanal über
eine Saugöffnung
oder Öffnungen
in eine Pumpenkammer angesaugt. Der Fluidfluß ist abhängig von dem besagten Saugdruck
und von dem Oberflächenbereich
der Saugöffnung
oder der Öffnungen. Innerhalb
einer Pumpenkammer wird das Fluid verdichtet und anschießend über eine
Auslassöffnung an
einen Hydraulikkanal entlassen.
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Obwohl die bekannte Pumpe als solche
befriedigend funktioniert, besitzt sie gewisse Nachteile. Sowohl
das Verschleißausmaß der Pumpenteile
wie auch der durch die Pumpe erzeugte Geräuschpegel sind nicht optimal.
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Das Ziel der Erfindung ist eine Optimierung der
bekannten Pumpe durch Verringerung wenigstens des Verschleißes der
Pumpenteile und/oder des durch die Pumpe erzeugten Geräusches.
Dieses Ziel wird in Übereinstimmung
mit der Einsicht, welcher die vorliegende Erfindung unterliegt,
erreicht durch die Bereitstellung eines modifizierten Rotors, wobei
die Modifizierung darin besteht, dass eine Erhöhung des Saugdruckes und/oder
eine Verringerung des Druckgradienten bewirkt wird. Wenn ein Rollenelement, das
in einem Schlitz an dem Umfang des Rotors angeordnet ist, gerade
eine Auslassöffnung
passiert hat, dann hat sich der Fluiddruck in einer Pumpenkammer
an der Vorderseite dieses Rollenelements von einem hohen Auslassdruck
zu einem viel niedrigeren Saugdruck verändert. Der Unterschied zwischen
diesen beiden Drücken
ist relativ groß,
wie es auch bei dem Druckgradienten der Fall ist, der mit dem besagten
Druckwechsel zusammen hängt.
Als Folge dieses besagten Druckunterschiedes und weil ein Rollenelement
mit etwas Toleranz in einen Schlitz eingepasst ist, bewegt sich
das Rollenelement in Richtung auf die Vorderseite des Schlitzes
in einer Ansicht in der Drehrichtung des Rotors, wo es mit dem Rotor
zusammentrifft, wodurch ein Geräusch
erzeugt und ein Verschleiß des
Elements und des Rotors erhalten wird. Innerhalb der Pumpe wird
weiterhin der Saugdruck ausreichend niedrig, sodass selbst bei den
generell in Erscheinung tretenden Pumpenparametern eine Kavitation
auftritt. Die Kavitation ergibt eine Anhäufung sowohl des Verschleißes der
Pumpenteile wie auch des durch die Pumpe erzeugten Geräusches,
wie es allgemein bekannt ist. Eine Pumpe gemäss der Erfindung hat eine verbesserte
Funktionalität,
da ihre funktionelle Lebensdauer verlängert ist und weniger Geräusch während des Betriebs
der Pumpe erzeugt wird.
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Gemäss einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lösung weicht
ein Umfangssegment des Rotors zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Schlitzen in einer Ansicht in axialer Richtung wenigstens teilweise
von einer konvexen Form ab, sodass die Oberflächenfläche einer Pumpenkammer in einer
Ansicht in axialer Richtung vergrößert wird. Gemäss der Erfindung
ist das besagte Umfangssegment eine im wesentlichen gerade Linie.
Gemäss
der Erfindung kann die radiale Abmessung der Vorderseite eines Schlitzes
kleiner sein als diejenige der Hinterseite des Schlitzes, da ein
Rollenelement nur mit der Vorderseite eines Schlitzes zusammenwirkt, wenn
es nahe des Bodens des besagten Schlitzes ist. Auf diese Art und
Weise wird eine große
zusätzliche
axiale Oberflächenfläche geschaffen,
während die
radiale Abmessung der Hinterseite eines Schlitzes unbeeinflusst
bleiben kann. Um die axiale Oberflächenfläche noch weiter zu vergrößern, ist
die ge rade Linie wenigstens teilweise radial nach innen im Uhrzeigergegensinn
orientiert.
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Ein Rotor gemäss der Erfindung vergrößert die
Oberflächenfläche, über welche
das Fluid in eine Pumpenkammer angesaugt wird, sodass dadurch der
Saugdruck vergrößert wird.
Der Druckgradient während
des Pumpvorgangs wird daher verringert und es wird das Auftreten
einer Kavitation gegen eine höhere
Pumpenausbeute und/oder Betriebstemperatur hin verlagert. Ein Verschleiß der Pumpenteile
und ein durch die Pumpe erzeugtes Geräusch werden verringert.
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Es wird angemerkt, dass in der US-A-3
734 654 eine Rollenschieberpumpe beschrieben ist, die eine zylindrische
Pumpenkammer und einen darin angeordneten Rotor aufweist. Der Rotor
ist aus einem gegossenem Kunststoff hergestellt, und es sind an
dem Umfang des Rotors zwischen Schlitzen wesentliche Leerräume mit
zentralen Verstärkungsrippen
vorgesehen. Die Leerräume
sind für
eine Verringerung des Gewichts des Rotors beabsichtigt, wodurch
die Kosten bei der Herstellung und bei der Versendung verringert
werden.
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Es wird weiterhin angemerkt, dass
in der US-A-3 066 608 eine Kolbenschieberpumpe beschrieben ist,
die einen Rotor aufweist, bei welchem eine axiale Seite mit kegelförmigen Kerben
versehen ist, die zwischen dem Umfang des Rotors und Schlitzen verlaufen,
welche die Kolbenschieber aufnehmen.
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Ein Rotor mit Schlitzen gemäss der Erfindung
erzeugt während
des Pumpvorganges einen Druckgradienten, wodurch das durch die Pumpe
erzeugte Geräusch
verringert wird.
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Die Erfindung wird nun in größerem Detail unter
Bezugnahme auf die in den Figuren gezeigten und nicht beschränkenden
Beispiele einer Ausführungsform
erläutert.
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1 zeigt
eine axiale Ansicht der inneren Pumpenteile einer Rotationspumpe
gemäss
dem Stand der Technik.
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2 zeigt
einen Querschnitt nach der Linie II-II der Pumpe gemäss 1.
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3 zeigt
eine Teilansicht in axialer Richtung der inneren Pumpenteile mit
einem Rotor gemäss
der Erfindung.
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Die Rotationspumpe gemäss den 1 und 2 ist mit einem Pumpengehäuse 12 versehen,
das aus drei Pumpengehäuseteilen 1, 8 und 9 zusammengesetzt
ist. Das zentrale Pumpengehäuseteil 1 enthält einen
Nockenring 2 mit einer Nockenfläche 2a und einen Rotor 4 mit
Schlitzen 6, die jeweils Rollenelemente 7 aufnehmen,
sodass das Rollenelement in radialer Richtung gleiten kann. Der
Nockenring 2, der Rotor 4 und die Rollenelemente 7 definieren
eine Anzahl von Pumpenkammern 13, die in axialer Richtung durch
Innenflächen 14 und 23 der äußeren Pumpengehäuseteile 9 und 8 begrenzt
werden und welche mit Hydraulikkanälen 24 in dem Pumpengehäuse in Verbindung
treten können,
um einen Fluidfluß zu
und von den Pumpenkammern zu ermöglichen.
Die Pumpe ist mit einer Anzahl von Saugöffnungen 11 und 16 und/oder
Auslassöffnungen 17 und 18 versehen,
um einen vorherrschend axialen Fluidfluß zwischen einer Pumpenkammer 13 und
einem Hydraulikkanal 24 in dem äußeren Pumpengehäuseteil 9 zu
ermöglichen. Der
innerhalb des Pumpengehäuses 12 drehbar
angeordnete Rotor 4 ist mit einer Antriebswelle 5 mittels eines
Keils 3 verbunden. Bei der Drehung des Rotors 4 verändert sich
das Volumen einer Pumpenkammer 13 zwischen einem Minimal-
und