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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsfördersystem, insbesondere einen Motorölkreislauf einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer Flüssigkeitspumpe, die in einer Flüssigkeitsleitung angeordnet ist, und einem Resonator mit wenigstens einer Kammer zur Dämpfung von Druckpulsationen, der in Strömungsrichtung der Flüssigkeit hinter der Flüssigkeitspumpe mit der Flüssigkeitsleitung verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Flüssigkeitspumpenmodul eines Flüssigkeitsfördersystems.
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Stand der Technik
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Aus der
US 2007/0224053 A1 ist eine Ölpumpe bekannt, bei welcher pulsierende Schwingungen infolge von dynamischem Druck an der Auslassöffnung gedämpft werden können. Die Ölpumpe dient zur Förderung von Öl von einer Einlassöffnung zu einer Auslassöffnung mittels der Rotation eines Rotors, welcher in einem Pumpengehäuse angeordnet ist. Ein Resonator ist aus einem Einleitungsweg und einer Kammer geformt. Der Resonator ist mit einem Auslassströmungskanal verbunden, der mit der Auslassöffnung in Strömungsrichtung des Strömungskanals kommuniziert. Die Aufgabe der Kammer ist es, Pulsationen des Ölstroms durch den Auslassströmungskanal zu reduzieren. Der Resonator ist als Sackgasse ausgebildet und benötigt daher einen an den Auslassströmungskanal angrenzenden zusätzlichen Bauraum. Hierzu ist außen an einem Pumpengehäuse ein entsprechender Gehäuseabschnitt angeformt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Flüssigkeitsfördersystem und ein Flüssigkeitspumpenmodul der eingangs genannten Art zu gestalten, bei dem einfach und platzsparend ein Resonator zur Dämpfung von Druckpulsationen realisiert werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Resonator ein Reihenresonator ist, der in der Flüssigkeitsleitung mit der Flüssigkeitspumpe in Reihe geschaltet ist.
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Erfindungsgemäß ist also der Resonator als Durchlaufresonator realisiert, der platzsparend in der Flüssigkeitsleitung integriert ist. Es ist kein zusätzlicher Gehäuseabschnitt für den Resonator erforderlich, welcher den Bauraum des Flüssigkeitsfördersystems vergrößert. Der Resonator kann in einem entsprechend geformten Abschnitt der Flüssigkeitsleitung realisiert sein. Alternativ kann der Resonator als modulares, separates Bauteil in die Flüssigkeitsleitung eingebaut oder zwischen zwei Flüssigkeitsleitungsabschnitten eingebaut sein. Mit dem Resonator werden so genannte Druckschwingungsresonanzen, welche durch erhöhe Druckpulsation in bestimmten Leistungsbereichen der Flüssigkeitspumpe durch einen schwellend, zyklischen Volumenstrom erzeugt werden, gedämpft. Auf diese Weise werden dadurch hervorgerufene belastende Betriebszustände für Funktionsbauteile, insbesondere Filter und/oder Kühler, welche der Flüssigkeitspumpe nachgeschaltet sind, verhindert. Diese Funktionsbauteile werden so effektiv geschützt. Durch die Reduzierung der auftretenden Druckspitzen, können die nachfolgenden Funktionsbauteile einfacher aufgebaut werden. Das erfindungsgemäße Flüssigkeitsfördersystem mit einer Flüssigkeitspumpe und einem in Reihe geschalteten Resonator kann insbesondere in einem Motorölkreislauf einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Die platzsparende Anordnung kann so einfach in einem räumlich begrenzten Motorraum des Kraftfahrzeugs angeordnet werden. Funktionsbauteile, die einer Wartung bedürfen, insbesondere Ölfilter, können auf diese Weise von außen einfach zugänglich angeordnet werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Resonator im Strömungsweg der Flüssigkeit hintereinander wenigstens zwei Kammern aufweisen, die durch wenigstens eine Trennwand, die wenigstens eine Durchlassöffnung für Flüssigkeit aufweist, voneinander getrennt sind. Durch die Durchlassöffnungen kann die Flüssigkeit in die Kammern hinein beziehungsweise aus diesen heraus strömen. Durch die Hintereinanderschaltung von mehreren Kammern kann die Druckdämpfung in Hinblick auf die Druckverluste beim Durchströmen des Resonators optimiert werden.
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Vorteilhafterweise können sich wenigstens zwei der Trennwände in ihrer Dicke und/oder Form unterscheiden. Auf diese Weise kann der Resonator zur Optimierung der Dämpfung der Druckschwingungsresonanz bei minimalen Druckverlusten im Resonator optimal an die Strömungsverhältnisse in dem Flüssigkeitsfördersystem angepasst werden.
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Ferner können sich vorteilhafterweise wenigstens zwei der Durchlassöffnungen in Form und/oder Durchmesser unterscheiden. Die Durchlassöffnungen können insbesondere entlang der Ausdehnung in Strömungsrichtung variierende Durchmesser haben. Insbesondere können die Durchlassöffnungen Engstellen oder Aufweitungen aufweisen. Sie können auch konische Verläufe haben. Durch die unterschiedlichen Formen und/oder Durchmesser von wenigstens zwei der Durchlassöffnungen, die insbesondere in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind, wird die Dämpfungswirkung im Hinblick auf Druckverluste verbessert.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können sich wenigstens zwei der Kammern in Form und/oder Größe unterscheiden. Die Form und/oder Größe von wenigsten zwei Kammern kann zu einer Optimierung der Dämpfung und der Druckverluste aneinander angepasst werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Flüssigkeitspumpe eine Verdrängerpumpe, insbesondere eine Innenzahnradpumpe oder eine Flügelzellenpumpe, sein. Verdrängerpumpen sind zum Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere Öl, gut geeignet. Sie sind effizient, platzsparend und einfach aufgebaut.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die Flüssigkeitspumpe und der Resonator in einem Flüssigkeitspumpenmodul, insbesondere einem Flüssigkeitsfiltermodul, integriert sein. Ein Flüssigkeitspumpenmodul mit integriertem Resonator kann separat vorgefertigt und einfach in eine Flüssigkeitsleitung eingebaut werden. So sind auch Wartungstätigkeiten oder ein Austausch des Moduls einfach möglich. Darüber hinaus kann ein Flüssigkeitspumpenmodul mit den entsprechenden integrierten Flüssigkeitskanälen platzsparend aufgebaut werden. Vorteilhafterweise kann es sich bei dem Flüssigkeitspumpenmodul um ein Flüssigkeitsfiltermodul handeln, das zusätzlich zu der Flüssigkeitspumpe und dem Resonator einen Flüssigkeitsfilter oder einen Anschluss für einen Flüssigkeitsfilter aufweist. Bei der Realisierung der Erfindung bei einem Ölfiltermodul oder einem Ölpumpenmodul einer Brennkraftmaschine kann dieses platzsparend insbesondere in einem Motorraum angeordnet werden.
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Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch das Flüssigkeitspumpenmodul eines Flüssigkeitsfördersystem, mit einem Modulgehäuse, welches wenigstens einen Einlass für Flüssigkeit, der mit einem einlassseitigen Flüssigkeitsleitungsabschnitt des Flüssigkeitsfördersystems verbunden werden kann, und wenigstens einen Auslass für Flüssigkeit, der mit einem druckseitigen Flüssigkeitsleitungsabschnitt des Flüssigkeitsfördersystems verbunden werden kann, aufweist, in dem eine Flüssigkeitspumpe angeordnet ist, deren Zulauf mit dem Einlass und deren Ablauf über einen Auslasskanal des Flüssigkeitsfiltermoduls mit dem Auslass kommuniziert, und in dem Auslasskanal ein Reihenresonator mit wenigstens einer Kammer angeordnet ist, der mit der Flüssigkeitspumpe in Reihe geschaltet ist. Die oben in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfördersystem aufgezeigten Merkmale und Vorteile gelten für das erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpenmodul und dessen vorteilhafte Ausführungsformen entsprechend.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Flüssigkeitspumpenmodul ein Flüssigkeitsfiltermodul sein, bei dem in dem Auslasskanal in Strömungsrichtung hinter dem Reihenresonator ein Flüssigkeitsfilterelement angeordnet ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen
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1 schematisch einen Motorölkreislauf einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem Ölfiltermodul, in dem eine Ölpumpe, ein Reihenresonator, ein Ölkühler und ein Ölfilter integriert sind;
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2 schematisch im Schnitt den Reihenresonator aus der 1.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In der 1 ist ein Motorölkreislauf 10 einer Brennkraftmaschine 12 eines Kraftfahrzeugs gezeigt.
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Der Motorölkreislauf 10 verfügt über eine Ölwanne 14 mit einem Ölsumpf 16. Von der Ölwanne 14 führt ein erster Ölleitungsabschnitt 18 einer Ölleitung 19 zu einem Einlass 20 eines Ölfiltermoduls 22. Das Ölfiltermodul 22 kann komplett vorgefertigt werden und bei der Montage der Brennkraftmaschine 12 in den Motorölkreislauf 10 eingesetzt werden.
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Von einem Ölauslass 24 des Ölfiltermoduls 22 führt ein zweiter Ölleitungsabschnitt 26 der Ölleitung 19 zu Schmierstellen 28 der Brennkraftmaschine 12. In der 1 ist der Übersichtlichkeit wegen lediglich eine der Schmierstellen 28 angedeutet. Bei den Schmierstellen 28 kann es sich insbesondere um Lager und/oder andere, hier nicht weiter interessierende, vorzugsweise bewegte Bauteile der Brennkraftmaschine 12 handeln.
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Von den Schmierstellen 28 führt ein dritter Ölleitungsabschnitt 30 der Ölleitung 19 zurück in die Ölwanne 14. Der zweite Ölleitungsabschnitt 26 und der dritte Ölleitungsabschnitt 30 befinden sich an der meist drucklosen bzw. mit geringem Druck des Kurbelgehäuses beaufschlagten Seite des Motorölkreislaufs 10.
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Die Strömungsrichtung des Motoröls im Motorölkreislauf 10 ist durch Pfeile 32 angedeutet.
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Das Ölfiltermodul 22 verfügt über ein Modulgehäuse 34, in dem eine Verdrängerpumpe 36, vorzugsweise eine Innenzahnradpumpe oder eine Flügelzellenpumpe, angeordnet ist. Mit der Verdrängerpumpe 36 wird das Motoröl aus der Ölwanne 14 zu den Schmierstellen 28 befördert. Ein Zulauf 37 der Verdrängerpumpe 36 ist über einen Zulaufkanal 38 der Ölleitung 19 mit dem Einlass 20 verbunden.
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In Strömungsrichtung 32 des Motoröls hinter der Verdrängerpumpe 36 ist ein Ablaufkanal 40 der Ölleitung 19 mit einem Ablauf 41 der Verdrängerpumpe 36 verbunden. In dem Ablaufkanal 40 ist ein Reihenresonator 42 angeordnet. Der Reihenresonator 42 ist nach der Verdrängerpumpe 36 im Ablaufkanal 40 in Reihe geschaltet. Der Reihenresonator 42 ist im Detail auch in der 2 gezeigt und ist weiter unten noch näher beschrieben. Die Verdrängerpumpe 36 erzeugt einen schwellend, zyklischen Volumenstrom, welcher erhöhte Druckpulsationen in bestimmten Drehzahlbereichen aufweist, die als Druckschwingungsresonanz bezeichnet werden. Mit dem Reihenresonator 42 werden diese Druckschwingungsresonanzen gedämpft, insbesondere werden die Druckspitzen gekappt. Der Reihenresonator 42 dient also als Druckspitzendämpfer. Von einem Ausgang 44 des Reihenresonators 42 führt der Ablaufkanal 40 zu einem Eingang eines Ölkühlers 46. In einer Kühler-Bypassleitung 48 zum Ölkühler 46 ist ein Kühlerumgehungsventil 50 angeordnet.
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Von einem Ausgang des Ölkühlers 46 führt ein Verbindungskanal 52 der Ölleitung 19 zu einem Eingang eines Ölfilters 54. In einer Filter-Bypassleitung 56 zu dem Ölfilter 54 ist ein Filterumgehungsventil 58 angeordnet.
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Ein Auslasskanal 60 der Ölleitung 19 führt von einem Auslass des Ölfilters 54 zum Ölauslass 24 des Ölfiltermoduls 22.
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Vom Ausgang 44 des Reihenresonators 42 führt ferner eine Druckausgleichsleitung 62 in die Ölwanne 14. In der Druckausgleichsleitung 62 ist ein Druckregelventil 64 angeordnet. Eine Steuerleitung 66 zur Steuerung des Druckregelventils 64 führt von dem zweiten Ölleitungsabschnitt 26 zum Druckregelventil 64.
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Der Reihenresonator 42 weist, wie in der 2 gezeigt, in Strömungsrichtung 32 hintereinander sieben Kammern 68, 70, 72, 74, 76, 78 und 80 auf, welche von dem Motoröl durchströmt werden. Die Kammern 68 bis 80 sind jeweils durch ebene Trennwände 82, 84, 86, 88, 90 und 92 voneinander getrennt. Jede der Trennwände 82 bis 92 weist eine runde Durchlassöffnung 93, 94, 96, 98, 100 und 102 für das Motoröl auf.
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Die Formen und Dimensionen der Kammern 68 bis 80, der Trennwände 82 bis 92 und der Durchlassöffnung 93 bis 102 sind zur Optimierung der Druckspitzendämpfung und Minimierung der Druckverluste optimal an die Komponenten und den Aufbau des Ölfiltermoduls 22, insbesondere die Verdrängerpumpe 36, den Zulaufkanal 38, den Ablaufkanal 40 und des Modulgehäuse 34, und die Förderleistung im Motorölkreislauf 10 angepasst.
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Die Dicken der Trennwände 82 und 92, 86 und 90 und 84 und 88 in Strömungsrichtung 32 sind jeweils identisch. Die Dicken der Trennwände 82 und 92 in Strömungsrichtung 32 sind größer als die Dicken der Trennwände 86 und 90. Die Dicken der Trennwände 84 und 88 in Strömungsrichtung 32 sind kleiner als die Dicken der Trennwände 86 und 90.
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Die die Durchlassöffnungen 93 bis 102 begrenzenden radial äußeren Umfangsseiten verlaufen parallel zu einer virtuellen Achse 104 des Ablaufkanals 40.
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Die Durchmesser der Durchlassöffnungen 93 und 102 sind identisch. Ebenso sind die Durchmesser der Durchlassöffnungen 94, 96, 98 und 100 identisch. Letztere betragen etwa 10 mm. Die Durchmesser der Durchlassöffnungen 93 und 102 sind größer als die Durchmesser der Durchlassöffnungen 94, 96, 98 und 100.
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Die Kammern 68 bis 80 und die Durchlassöffnungen 93 bis 102 sind koaxial zu der Achse 104 angeordnet. Ihre Umfangswände verlaufen parallel zur Achse 104.
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Die Durchmesser der Kammern 68 bis 80 sind identisch. Die Ausdehnungen der Kammern 68 und 76, der Kammern 72 und 78 und der Kammern 70 und 80 in axialer Richtung sind jeweils identisch. Die Ausdehnungen der Kammern 68 und 76 in axialer Richtung sind kleiner als die Ausdehnungen der Kammern 72 und 78. Die Ausdehnungen der Kammern 70 und 80 in axialer Richtung sind größer als die Ausdehnungen der Kammern 72 und 78. Die größte Ausdehnung in axialer Richtung weist die Kammer 74 auf.
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Bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen eines Motorölkreislaufs 10 und eines Ölfiltermoduls 22 sind unter anderem folgende Modifikationen möglich:
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf einen Motorölkreislauf 10 einer Brennkraftmaschine 12 eines Kraftfahrzeugs. Vielmehr kann sie auch bei andersartigen Motorölkreisläufen beispielsweise bei Industriemotoren verwendet werden. Die Erfindung kann auch bei andersartigen Flüssigkeitsfördersystemen, beispielsweise zur Förderung von Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise Hydrauliköl, Bremsflüssigkeit, Getriebeöl, oder bei Fördersystemen für Wasser verwendet werden.
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Die Trennwände 82 bis 92 können statt eben auch andersförmig, beispielsweise gewölbt, sein.
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Anstelle der sieben Kammern 68 bis 80 können auch mehr oder weniger als sieben Kammern vorgesehen sein.
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Die Kammern 68 bis 80 und die Durchlassöffnungen 93 bis 102 können statt koaxial zur Achse 104 auch exzentrisch oder zueinander versetzt angeordnet sein.
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Die Kammern 68 bis 80 können auch unterschiedliche Durchmesser haben.
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Die Umfangswände der Kammern 68 bis 80 können statt parallel zur Achse 104 auch schräg oder gebogen verlaufen.
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Die Durchlassöffnungen 93 bis 102 können statt rund auch andersförmig, beispielsweise oval oder eckig, sein.
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Die die Durchlassöffnungen 93 bis 102 begrenzenden Umfangsseiten können statt parallel zur Achse 104 auch schräg zu dieser verlaufen. Sie können auch gebogen, beispielsweise gewellt, sein.
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Statt in Form eines Ölfiltermoduls 22 können die Verdrängerpumpe 36 und der Reihenresonator 42 in einem eigenen Pumpenmodul räumlich getrennt, aber funktional verbunden, von dem Ölkühler 46 und/oder dem Ölfilter 54 in dem Motorölkreislauf 10 angeordnet sein. Auch können alle Funktionsbauteile des Motorölkreislaufs statt in Modulbauweise getrennt voneinander in der Ölleitung 19 angeordnet sein.
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Zusätzlich oder alternativ zu dem Ölkühler 46 und dem Ölfilter 54 können auch weitere Funktionsbauteile in dem Motorölkreislauf 10 vorgesehen sein.
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Der Motorölkreislauf 10 kann auch lediglich die Verdrängerpumpe 36, den Reihenresonator 42 und die Schmierstellen 28 aufweisen.
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Anstelle einer Verdrängerpumpe 36 kann auch eine andersartige Fluidpumpe vorgesehen sein.
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Die Durchmesser der Durchlassöffnungen 93, 96, 98 und 100 können auch größer oder kleiner als 10 mm sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2007/0224053 A1 [0002]
