DE10155873A1 - Radialkolbenpumpe - Google Patents

Abstract

Es wird eine Radialkolbenpumpe (1) mit einem mehrere Kammern (4A) aufweisenden Pumpenkörper (2) vorgeschlagen, in welchem durch einen exzentrischen Antrieb in eine translatorische Bewegung versetzbare Förderkolben angeordnet sind. Ein Volumen der Kammern (4A) ist durch die translatorische Bewegung der Förderkolben (3) variierbar und die Kammern werden einer Saugseite oder einer Druckseite der Pumpe (1) zugeordnet, wobei die Druckseite der Pumpe (1) mehrere Druckzweige (7A, 7B) aufweist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
• Aus der DE 44 25 929 A1 ist eine Radialkolbenpumpe bekannt, die mehrere sternförmig um einen Exzenter in einem Pumpenkörper bzw. in Zylinderbohrungen des Pumpenkörpers angeordnete Förderkolben aufweist. Die Förderkolben begrenzen in den Zylinderbohrungen sogenannte Kammern, deren Volumen in Abhängigkeit einer translatorischen Bewegung der Förderkolben variiert. Den Kammern sind saugseitig Tilgerräume zugeordnet, die wiederum durch einen Ringkanal miteinander in Verbindung stehen. Damit wird jede Kammer von den Tilgerräumen mit beruhigtem Saugöl versorgt, so daß eine gleichmäßige Befüllung der Kammern bei geringen Betriebsgeräuschen der Radialkolbenpumpe erreicht wird.
• Diese bekannte Radialkolbenpumpe ist für den Einsatz als Getriebepumpe geeignet. Für den Einsatzzweck der Ölversorgung eines Kraftfahrzeuggetriebes, insbesondere eines Automatgetriebes, werden bevorzugt Radialkolbenpumpen eingesetzt, da diese einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad aufweisen.
• Nach einer in der DE 44 25 929 A1 beschriebenen Ausführung ist die Radialkolbenpumpe unmittelbar nach einem hydrodynamischen Wandler eingesetzt. Als Antriebselement der Radialkolbenpumpe ist dabei ein Exzenter drehbar auf einer Leitradhohlwelle des Getriebes gelagert, wobei die Förderkolben in der Radialkolbenpumpe durch die Kraft von Druckfedern mit ihren Kolbenböden an einem Gleitring in Anlage gehalten werden, während sie in den Zylinderbohrungen des Pumpenkörpers auf und ab gleiten. Die Zylinderbohrungen und somit auch die Kammern sind durch in den Pumpenkörper radial von außen eingebrachte Stopfen verschlossen.
• Jeder Stopfen ist mit einem Auslaß für eine Kammer versehen, wobei die Auslässe als Bohrung ausgebildet sind. Eine Bandfeder umspannt ringartig alle Stopfen und stellt einen Steuerauslaßkörper für die Auslaßsteuerung der Kammern bzw. der Pumpe dar. Die Bandfeder dichtet die Bohrungen gegen einen Sammelraum bzw. eine Druckseite der Radialkolbenpumpe ab, die mit einem oder mehreren Verbrauchern in Verbindung steht.
• Nachteilig dabei ist jedoch, daß mehrere Verbraucher mit der vorgeschlagenen Pumpe jeweils nur mit einem Druckmittelvolumenstrom und mit einem bestimmten Druck der Druckseite der Pumpe versorgt, werden. Eine individuelle Ölversorgung von Verbrauchern mit unterschiedlichem Druckmittelbedarf ist nur mit zusätzlichen konstruktiven und regelungstechnischen Einrichtungen des mit der Pumpe verbundenen Hydrauliksystems erreichbar, was jedoch sehr aufwendig und oft nicht zufriedenstellend ist.
• Darüber hinaus ist es von Nachteil, daß eine Priorisierung eines oder mehrere bestimmter Verbraucher in dem durch die Pumpe zu versorgenden Hydrauliksystem in bestimmten Betriebssituationen zu einer Unterversorgung nichtpriorisierter Verbraucher führen kann. Zur Behebung dieses Nachteiles besteht die Möglichkeit, die Pumpe größer zu dimensionieren, wodurch diese jedoch nachteilhafterweise einen größeren Bauraumbedarf hat.
• Besonders schwer wiegen diese Nachteile, wenn die Radialkolbenpumpe zur Ölversorgung eines stufenlosen Automatgetriebes vorgesehen ist. Hier wird ein wesentlicher Anteil des Druckmittelvolumenstromes der Radialkolbenpumpe einem einem sogenannten Primärkreislauf des Hydrauliksystems zugeordneten Variator zugeführt, dessen Funktion in allen Betriebssituationen sicherzustellen ist. Andere, mit einem sogenannten Sekundärkreislauf des Hydrauliksystems verbundene Bauteile bzw. Funktionen des Getriebes, wie z. B. ein Wandler, ein Kühlsystem, ein Schmiersystem etc., benötigen im Vergleich zu dem Variator im Betrieb des Getriebes üblicherweise einen geringeren Druckmittelvolumenstrom. Auch der Betriebsdruck des Sekundärkreislaufes, mit welchem die damit fluidisch in Verbindung stehenden Bauteile beaufschlagt werden, ist in der Regel deutlich kleiner als der Druck des Primärkreislaufes. Wenngleich der Ölbedarf des Sekundärkreislaufes somit geringer ist, kann eine insbesondere längere Unterversorgung des Sekundärkreislaufes eine das Getriebe schädigende Wirkung haben.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Radialkolbenpumpe, insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges, zur Verfügung zu stellen, mit welcher eine bedarfsgerechte Versorgung mehrerer Verbraucher eines Hydrauliksystems, welche einen unterschiedlichen Ölbedarf haben können und unterschiedlich priorisiert sein können, auf konstruktiv einfache Art und Weise und bei einem geringen Bauraumdarf der Radialkolbenpumpe sichergestellt ist.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Radialkolbenpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
• Eine Radialkolbenpumpe mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, deren Druckseite mit mehreren Druckzweigen ausgestaltet ist, eignet sich vor allem für Anwendungszwecke, bei denen gleichzeitig verschiedene Verbraucher mit unterschiedlichem Druckmittelbedarf eines Hydrauliksystems zu versorgen sind.
• Dadurch, daß die Druckseite zwei Druckzweige aufweist, besteht vorteilhafterweise die Möglichkeit, die Volumenstromkennlinien der beiden Druckzweige der Druckseite unabhängig voneinander einzustellen, so daß ein mit einem der Druckzweige verbundener Verbraucher mit angepaßten Druckmittelvolumenströmen sowie mit den für eine störungsfreie Funktion erforderlichen Druckmitteldrücken beaufschlagt werden kann.
• Mit diesen Eigenschaften ist eine Radialkolbenpumpe nach der Erfindung besonders geeignet als Getriebepumpe eines Automatgetriebes eines Kraftfahrzeuges und dabei insbesondere eines CVT(Continuously-Variable-Transmission)- Getriebes, bei dem ein Variator priorisiert über einen Primärkreislauf mit Druckmittel versorgt wird, während Verbraucher mit einem geringeren Ölbedarf in einen sogenannten Sekundärkreislauf eingebunden sind.
• So kann es bei einer vorteilhaften Ausführung der Radialkolbenpumpe nach der Erfindung vorgesehen sein, daß von ihren mehreren druckseitigen Druckzweigen ein erster Druckzweig Druckmittel in einen Primärkreislauf und ein zweiter Druckzweig Druckmittel in einen Sekundärkreislauf eines CVT-Getriebes fördert.
• Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung entnehmbar.
• Zwei vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Radialkolbenpumpe nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
• Es zeigt:
• Fig. 1 einen schematisierten Halbquerschnitt durch eine Radialkolbenpumpe, bei der jeweils eine Kammer nur in einen von zwei Druckzweigen fördert; und
• Fig. 2 einen schematisierten Halbquerschnitt durch eine weitere Radialkolbenpumpe mit zwei Druckzweigen, wobei die dargestellte Kammer unterschiedliche Auslaßquerschnitte in die jeweiligen Druckzweige aufweist.
• Fig. 1 zeigt einen schematischen Halbquerschnitt einer Radialkolbenpumpe 1, die mit einem Pumpenkörper 2 ausgebildet ist. In dem Pumpenkörper 2 sind acht Förderkolben 3 angeordnet, wobei in Fig. 1 lediglich ein Förderkolben 3 dargestellt ist, der zur Beschreibung der Funktionsweise der Radialkolbenpumpe 1 nach der Erfindung verwendet wird.
• Der Förderkolben 3 ist in einer Zylinderbohrung 4 des Pumpenkörpers 2 über einen nicht näher dargestellten exzentrischen Antrieb translatorisch in Radialrichtung des Pumpenkörpers 2, bewegbar. Die Zylinderbohrung 4 ist über einen Ventilstopfen 5 verschlossen, wobei der Ventilstopfen 5 vorliegend mit einem Auslaß 6 versehen ist und gemeinsam mit dem Förderkolben 3 eine Kammer 4A begrenzt. Der Auslaß ist als Auslaßbohrung 6 ausgebildet und mündet in einen ersten Ringraum 7A, welcher durch einen Tilgerdeckel 8 bedeckt bzw. verschlossen ist.
• Darüber hinaus ist in Fig. 1 ein weiterer Auslaß bzw. eine weitere Auslaßbohrung 6A dargestellt, die von einer weiteren nicht näher dargestellten Zylinderbohrung des Pumpenkörpers, die in dem Pumpenkörper 2 zu der dargestellten Zylinderbohrung 4 benachbart angeordnet ist, zu einem weiteren Ringraum 7B führt. Über die weitere Auslaßbohrung 6A wird aus der weiteren Zylinderbohrung der Radialkolbenpumpe 1 Drucköl in den weiteren Ringraum 7B geführt, wenn sie sich in ihrer Förderphase befindet. Die beiden Ringräume 7A, 7B gehören jeweils zu einem Druckzweig der Druckseite der Radialkolbenpumpe 1.
• Der Förderkolben 3 wird, während die Zylinderbohrung bzw. die Kammer 4A der Saugseite der Pumpe 1 zugeordnet ist, durch eine Druckfeder 9 translatorisch gegen einen an sich bekannten und nicht näher dargestellten Exzenterkörper von dem Ventilstopfen 5 radial nach innen gedrückt und translatorisch in dem Pumpenkörper 2 verschoben, wobei diese Bewegung des Förderkolbens durch eine entsprechende oszillierende Bewegung des Exzenterkörpers möglich ist. Das Volumen der Kammer 4A wird dabei kontinuierlich vergrößert, wobei eine Ansaugung von Druckmittel in die Kammer 4A über eine nicht näher dargestellte und der Kammer 4A zugeordnete Einlaßbohrung erfolgt.
• Die Auslaßbohrungen 6, 6A sind jeweils durch ein in den Ringräumen 7A, 7B angeordnetes und unter Vorspannung an dem Pumpenkörper befestigtes Ventilband 10A, 10B bedeckt, wobei eine Förderung von Drucköl aus der Kammer 4A bzw. aus der der Auslaßbohrung 6A zugeordneten Kammer in Abhängigkeit eines Kammerinnendrucks erfolgt. Der Druckwert, der jeweils zu einem Abheben eines der Ventilbänder 10A bzw. 10B führt, steht einerseits in Abhängigkeit der Vorspannkraft der Ventilbänder 10A und 10B. Andererseits ist der Druckwert, bei welchem Druckmittel aus den Kammern gefördert wird, auch von einer zwischen den Ventilbändern 10A und 10B und dem Pumpenkörper 2 ausgebildeten Auflagefläche abhängig, deren Größe eine zwischen den Ventilbändern 10A und 10B und dem Pumpenkörper 2 wirkende Haftkraft bestimmt.
• Zur Variation der Größe der Auflagefläche kann es in einer vorteilhaften Ausführung der Radialkolbenpumpe vorgesehen sein, daß der Pumpenkörper und/oder die Ventilbänder an ihren Berührungsflächen mit Vertiefungen oder Erhebungen ausgebildet sind. Damit kann auf einfache Art und Weise, die Auflagefläche und somit auch die Haftkraft reduziert werden.
• Die Ringräume 7A, 7B sind gegenüber der Umgebung der Radialkolbenpumpe jeweils über eine in dem Pumpenkörper 2 ausgeformte Dichtnut 11A, 11B und einen jeweils darin angeordneten, nicht näher dargestellten O-Ring abgedichtet. Des weiteren sind die beiden Ringräume 7A, 7B durch einen Mittelsteg 12 voneinander getrennt, der ebenfalls mit einer Dichtnut 11C ausgebildet ist. In die Dichtnut 11C ist zur Erhöhung der Abdichtung der beiden Ringräume 7A, 7B ebenfalls vorzugsweise ein O-Ring eingelegt, der wie die beiden O-Ringe der Dichtnuten 11A, 11B gegen den Tilgerdeckel 8 gedrückt ist.
• Bei der in Fig. 1 dargestellten Radialkolbenpumpe 1 ist es vorgesehen, daß jeder zweite Förderkolben der Radialkolbenpumpe 1 in den gleichen Druckzweig der Pumpe 1 fördert. Selbstverständlich kann es in Abhängigkeit des jeweilig vorliegenden Anwendungsfalles hiervon abweichend vorgesehen sein, daß beispielsweise fünf Kammern in den ersten Druckzweig fördern und drei Kammern in den zweiten Druckzweig Druckmittel pumpen. Damit weisen die Druckzweige der Druckseite verschiedenen Förderstromkennlinien auf. Eine weitere wirksame Maßnahme zur Veränderung der Förderstromkennlinien der beiden Druckzweige stellt eine unterschiedliche Gestaltung der Einlässe der Kammern 4A für das zu fördernde Druckmittel dar, oder eine unterschiedliche Größe der jeweiligen Kammern bzw. Kolben.
• Weisen die beiden Druckzweige unterschiedliche Förderstromkennlinien auf, dann steht eine Radialkolbenpumpe zur Verfügung, mit der unterschiedliche Fördermengen und verschiedene Drücke erzeugt werden können, die Verbrauchern mit unterschiedlichem Druckmittelbedarf zugeführt werden können.
• Die Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Radialkolbenpumpe 1 nach der Erfindung, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit funktionsgleiche Bauelemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind. Die Radialkolbenpumpe ist hier abweichend von der Ausführung gemäß Fig. 1 derart ausgeführt, daß die Kammer 4A zwei Auslaßbohrungen 6, 6A aufweist und somit mit beiden Ringräumen 7A, 7B verbunden ist. Gleiches gilt für die anderen nicht näher dargestellten Kammern der Radialkolbenpumpe 1, so daß alle Kammern der Radialkolbenpumpe in beide Druckzweige der Druckseite Druckmittel fördern.
• Zur Einstellung unterschiedlicher Förderstromkennlinien der beiden Druckzweige ist die Auslaßbohrung 6, welche in den ersten Ringraum 7A mündet, mit einem größeren Auslaßquerschnitt ausgebildet als die Auslaßbohrung 6A, welche in den zweiten Ringraum 7B mündet. Aufgrund der unterschiedlichen Ausgestaltung der Auslaßquerschnitte der Auslaßbohrungen 6, 6A werden den Ringräumen 7A, 7B von jeder Kammer 4A während ihrer Förderphasen unterschiedliche Druckmittelvolumenströme zugeführt, wobei sich unterschiedliche Drücke in den beiden Druckzweigen der Druckseite der Pumpe einstellen.
• Die Auslaßbohrungen 6, 6A sind jeweils als Schrägbohrungen in den Ventilstopfen 5 ausgebildet, wodurch eine Verringerung der freien Querschnitte der Auslaßbohrungen 6, 6A in den Kammern durch die an dem Ventilstopfen 5 anliegende bzw. die sich an diesem abstützende Feder 9 auf einfache Art und Weise vermieden wird.
• Bei den konstruktiv voneinander abweichenden Ausgestaltungen der Radialkolbenpumpe 1 gemäß Fig. 1 und Fig. 2 besteht darüber hinaus die Möglichkeit, die Volumenstromkennlinien der beiden Druckzweige über eine Variation der Volumina der einzelnen Kammern 4A sowie über eine voneinander abweichende Gestaltung der Querschnitte der Einlässe und der Auslässe der Kammern bedarfsgerecht einzustellen, so daß z. B. ein Primärkreislauf eines CVT-Getriebes mit einem anderen und auch größeren Druckmittelvolumenstrom versorgt werden kann als ein Sekundärkreislauf.
• Selbstverständlich liegt es im Ermessen des Fachmannes, die Auslaßquerschnitte der Auslaßbohrungen 7A, 7B gleich groß auszubilden bzw. die Volumenstromkennlinien der beiden Druckzweige 7A, 7B über eine unterschiedliche Ausgestaltung der Ventilbänder bzw. der Auflageflächen oder auch der Vorspannung der Ventilbänder zu variieren, um eine bedarfsgerechte Versorgung von an die Pumpe angeschlossener Verbraucher zu erzielen. Bezugszeichen 1 Radialkolbenpumpe
  2 Pumpenkörper
  3 Förderkolben
  4 Zylinderbohrung
  4A Kammer
  5 Ventilstopfen
  6 Auslaß, Auslaßbohrung
  6A Auslaß, Auslaßbohrung
  7A Ringraum, Druckzweig
  7B Ringraum, Druckzweig
  8 Tilgerdeckel
  9 Feder
  10A Ventilband
  10B Ventilband
  11A Dichtnut
  11B Dichtnut
  11C Dichtnut
  12 Mittelsteg
  

Claims (9)

1. Radialkolbenpumpe (1) mit einem mehrere Kammern (4A) aufweisenden Pumpenkörper (2), in welchem durch einen exzentrischen Antrieb in eine translatorische Bewegung versetzbare Förderkolben (3) angeordnet sind, wobei ein Volumen der Kammern (4A) durch die translatorische Bewegung der Förderkolben (3) variierbar ist und diese einer Saugseite oder einer Druckseite der Pumpe (1) zugeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckseite der Pumpe (1) mehrere Druckzweige (7A, 7B) aufweist.

2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Kammer (4A) in einen Druckzweig (7A bzw. 7B) fördert.

3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kammer (4A) in mehrere Druckzweige (7A, 7B) fördert.

4. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Druckzweigen (7A, 7B) ein gleich großer Druckmittelvolumenstrom zugeführt wird.

5. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Druckzweigen (7A, 7B) ein unterschiedlicher Druckmittelvolumenstrom zugeführt wird.

6. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Kammern (4A) und/oder die Größe von Querschnittsöffnungen von Auslässen (6, 6A) der Kammern (4A) unterschiedlich ist.

7. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Druckzweigen (7A, 7B) führenden Auslässe (6, 6A) von separaten Ventilbändern (10A, 10B) bedeckt sind.

8. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe (6, 6A) der Kammern (4A) in jeweils einen an einer Umfangsseite des Pumpenkörpers (2) ausgebildeten Ringraum (7A, 7B) münden, welche jeweils einen Druckzweig der Druckseite der Pumpe (1) bilden.

9. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Förderpumpe eines CVT-Getriebes.