DE102014014508B3 - pump unit - Google Patents
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- F04D15/0005—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves
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Abstract
Aufgabe: Die Kennlinie Q = f(Δp) des Pumpenaggregats ist temperaturabhängig so zu verstellen, dass sich in dem gesamten Arbeitstemperaturbereich des Pumpenaggregats jeweils ein vorbestimmter Volumenstrom nach Abzug der temperaturabhängigen Leckverluste bei einer sich an der Last einstellenden Druckdifferenz ergibt. Lösung: Ein hydraulische Widerstand, der den Auslass (10) der Pumpe mit dem Einlass (11) der Pumpe fluidisch verbindet, wird durch einen temperaturfühlenden Aktor (5) abhängig von der Temperatur des Arbeitsmediums verstellt. Anwendung: Zur Druck- und Schmiermittelversorgung eines Getriebes in einem Fahrzeug.Task: The characteristic curve Q = f (Δp) of the pump set is to be adjusted temperature-dependent so that in the entire operating temperature range of the pump unit results in each case a predetermined volume flow after deduction of the temperature-dependent leakage at a pressure difference which is established at the load. Solution: A hydraulic resistor fluidly connecting the outlet (10) of the pump to the inlet (11) of the pump is adjusted by a temperature sensing actuator (5) depending on the temperature of the working medium. Application: For supplying pressure and lubricant to a gearbox in a vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft ein Pumpenaggregat entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Pumpenaggregate dieser Art werden zur Druck- und Schmiermittelversorgung von Getrieben, Motoren oder Stellsystemen verwendet.The invention relates to a pump unit according to the preamble of the first claim. Pump units of this type are used for supplying pressure and lubricant to gearboxes, motors or control systems.
Stand der TechnikState of the art
Die Druckschrift
Dieses Pumpenaggregat soll weiterentwickelt werden, um die Anforderungen bei einer Getriebeanwendung besser zu erfüllen, insbesondere hinsichtlich des Verhaltens bei stark veränderlichen Betriebstemperaturen.This pump unit is to be further developed to better meet the requirements of a gear application, especially in terms of behavior at highly variable operating temperatures.
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Außerdem zeigt die Druckschrift
Temperaturfühlende Aktoren sind auch aus Kühl- und Heizungsanlagen bekannt.Temperature-sensing actuators are also known from refrigeration and heating systems.
Aufgabe:Task:
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, die Kennlinie des Volumenstroms Q als Funktion der Druckdifferenz zwischen den beiden Anschlüssen des Pumpenaggregats Δp temperaturabhängig so zu verstellen, dass sich in dem gesamten Arbeitstemperaturbereich des Pumpenaggregats jeweils ein vorbestimmter funktionaler Zusammenhang zwischen der zwischen den Anschlüssen anliegenden Druckdifferenz und dem Volumenstrom nach Abzug der temperaturabhängigen Leckverluste ergibt. Die geforderten Volumenströme und Leckverluste in Abhängigkeit von der Druckdifferenz und der Arbeitstemperatur sind bekannt, und die Volumenströme lassen sich durch die Verstellung eines hydraulischen Widerstands erreichen. Die Kennlinie des Pumpenaggregats soll mit möglichst einfachen, robusten und preiswerten Mitteln eingestellt werden.The object of this invention is to adjust the characteristic of the volume flow Q as a function of the pressure difference between the two terminals of the pump unit Δp temperature-dependent so that in the entire operating temperature range of the pump unit each have a predetermined functional relationship between the voltage applied between the terminals pressure difference and the Volume flow after deduction of the temperature-dependent leakage results. The required volume flows and leakage losses as a function of the pressure difference and the operating temperature are known, and the volume flows can be achieved by adjusting a hydraulic resistance. The characteristic of the pump unit should be set with the simplest possible, robust and inexpensive means.
Lösung:Solution:
Die Aufgabenstellung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst, die Merkmale der Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an.The task is solved by the characterizing features of the first claim, the features of the claims indicate advantageous developments of the invention.
Das Pumpenaggregat weist einen verstellbaren hydraulischen Widerstand auf. Als hydraulischer Widerstand wird hier eine Drossel mit laminarer Strömung, eine Blende mit turbulenter Strömung oder eine Mischform aus Drossel und Blende bezeichnet. Sehr viele ausgeführte Bauformen von hydraulischen Widerständen stellen solche Mischformen dar, die abhängig von der Druckdifferenz und der temperaturabhängigen Viskosität des Arbeitsmediums eine laminare oder turbulente Strömung aufweisen, oder beide Strömungsformen in verschiedenen Zonen.The pump unit has an adjustable hydraulic resistance. As a hydraulic resistance is here called a reactor with laminar flow, a diaphragm with turbulent flow or a mixed form of throttle and diaphragm. Many designs of hydraulic resistances are those which have a laminar or turbulent flow, depending on the pressure difference and the temperature-dependent viscosity of the working medium, or both flow forms in different zones.
Dieser hydraulische Widerstand verursacht einen Volumenstrom von dem Auslass der Pumpe zu dem Einlass der Pumpe, wenn üblicherweise der Druck am Auslass höher ist als der Druck am Einlass.This hydraulic resistance causes a volume flow from the outlet of the pump to the inlet of the pump, when usually the pressure at the outlet is higher than the pressure at the inlet.
Aus der Differenz des Pumpenförderstroms und des Volumenstroms durch den Widerstand ergibt sich der Volumenstrom des Pumpenaggregats.From the difference of the pump delivery flow and the volume flow through the resistance results in the flow of the pump set.
Eine bekannte Lösung zur Beeinflussung dieses Volumenstroms ist eine Drehzahlveränderung des antreibenden Elektromotors in Abhängigkeit von elektrischen Signalen. Diese Lösung soll hier wegen ihrer vergleichsweise hohen Kosten nicht gewählt werden.A known solution for influencing this volume flow is a speed change of the driving electric motor in response to electrical signals. This solution should not be chosen here because of their relatively high cost.
Stattdessen wird der hydraulische Widerstand durch einen Aktor verstellt, der in Abhängigkeit von seiner Temperatur seine Länge oder Form verändert und deshalb als temperaturfühlender Aktor bezeichnet wird.Instead, the hydraulic resistance is adjusted by an actuator, which changes its length or shape depending on its temperature and is therefore referred to as a temperature-sensing actuator.
Die Längen- oder Formänderung des Aktors wird in bekannter Weise zu einer Änderung des hydraulischen Widerstands genutzt, indem der wirksame Strömungsquerschnitt des Widerstands verändert wird.The length or shape change of the actuator is used in a known manner to change the hydraulic resistance by the effective flow cross section of the resistor is changed.
Dazu ist der verstellbare hydraulische Widerstand beispielsweise als Kombination von sich teilweise überlappenden Bohrungen ausgeführt, wobei die Überlappung durch den Aktor verstellt wird und den wirksamen Strömungsquerschnitt beeinflusst. For this purpose, the adjustable hydraulic resistance is performed, for example, as a combination of partially overlapping bores, wherein the overlap is adjusted by the actuator and influences the effective flow cross-section.
In einem anderen Beispiel ist der verstellbare Widerstand als eine Kombination von einer Düse und einer Prallplatte ausgeführt, dabei verstellt der Aktor den Abstand zwischen der Düse und der Prallplatte und damit den wirksamen Strömungsquerschnitt des Widerstands.In another example, the variable resistor is designed as a combination of a nozzle and a baffle plate, the actuator adjusts the distance between the nozzle and the baffle plate and thus the effective flow cross section of the resistor.
In einem dritten Beispiel wird eine Düse nur teilweise von einer Prallplatte abgedeckt, dabei verstellt der Aktor nicht vorrangig den Abstand zwischen der Düse und der Prallplatte, sondern die teilweise Abdeckung der Düse, was den wirksamen Strömungsquerschnitt verändert. Dabei kann die teilweise Abdeckung durch eine Bohrung in der Prallplatte oder durch eine Kante der Prallplatte bewirkt werden.In a third example, a nozzle is only partially covered by a baffle plate, the actuator does not primarily adjust the distance between the nozzle and the baffle plate, but the partial cover of the nozzle, which changes the effective flow area. In this case, the partial cover can be effected by a bore in the baffle plate or by an edge of the baffle plate.
Wenn ein Mindestwert für den wirksamen Strömungsquerschnitt vorgesehen ist, der recht genau eingehalten werden soll, ist die konventionelle Bauweise mit einer Düse und einer Prallplatte nicht vorteilhaft, denn der Mindestwert müsste durch einen Mindestabstand zwischen Düse und Prallplatte eingestellt werden. Eine kostengünstigere Lösung mit hoher Genauigkeit des Mindestquerschnitts ergibt sich dann durch eine Bohrung in der Prallplatte, die kleiner als die Düsenbohrung ausgeführt ist und den Mindestquerschnitt definiert.If a minimum value is provided for the effective flow cross-section, which should be kept fairly accurate, the conventional design with a nozzle and a baffle plate is not advantageous, because the minimum value would have to be adjusted by a minimum distance between the nozzle and baffle plate. A more cost-effective solution with high accuracy of the minimum cross-section then results from a hole in the baffle plate, which is smaller than the nozzle bore and defines the minimum cross-section.
Der Aktor ist beispielsweise als Bimetall-Aktor ausgeführt, bei dem zwei Metallschichten aus unterschiedlichen Metallen, die jeweils unterschiedliche Wärmeausdehnungsbeiwerte aufweisen, so zusammenwirken, dass der Aktor sich in Abhängigkeit von der Temperatur der Metallschichten verformt. Alternativ ist der Aktor als Dehnstoff-Aktor ausgeführt, dabei wird ein Wachs oder ein anderer plastischer Stoff mit starker Wärmeausdehnung in einem Becher dazu gebracht, bei einer Temperaturerhöhung einen Kolben zu verschieben. Eine Feder stellt dann den Kolben zurück, wenn die Temperatur wieder fällt.The actuator is designed, for example, as a bimetallic actuator, in which two metal layers of different metals, each having different thermal expansion coefficients, cooperate in such a way that the actuator deforms as a function of the temperature of the metal layers. Alternatively, the actuator is designed as a wax actuator, while a wax or other plastic material with strong thermal expansion is brought in a cup to move a piston at a temperature increase. A spring then returns the piston when the temperature drops again.
Anwendung:Application:
Das erfindungsgemäße Pumpenaggregat wird zur Druck- und Schmiermittelversorgung eines Getriebes in einem Fahrzeug verwendet und ist dazu auf die besonderen Anforderungen der hydraulischen Kupplungsbetätigung abgestimmt, die eine eng tolerierte Kennlinie des Volumenstroms in Abhängigkeit von dem Druck beschreiben, und das in einem großen Temperaturbereich, in dem sich die Viskosität des Arbeitsmediums erheblich ändert.The pump unit according to the invention is used for supplying pressure and lubricant to a transmission in a vehicle and is adapted to the particular requirements of the hydraulic clutch actuation, which describe a narrow toleranced characteristic of the volume flow as a function of the pressure, and in a wide temperature range, in the the viscosity of the working fluid changes significantly.
Bilder:Images:
Beispielhafte AusführungExemplary embodiment
Ein Pumpenaggregat (
Durch die Verstellung des hydraulischen Widerstands wird auch die Förderstromkennlinie (Q = f(Δp)) des Pumpenaggregats abhängig von der Temperatur des Arbeitsmediums verstellt.By adjusting the hydraulic resistance and the flow characteristic (Q = f (Δp)) of the pump unit is adjusted depending on the temperature of the working fluid.
Das Pumpenaggregat ist als Ganzes mit Ausnahme des Deckels (
Der temperaturfühlende Aktor (
In einer zweiten Ausführung gemäß
Der temperaturfühlende Aktor (
Alternativ bewegt der temperaturfühlende Aktor (
Die Prallplatte (
In einer weiteren Alternative bewegt der temperaturfühlende Aktor (
Vorzugsweise ist der temperaturfühlende Aktor (
In einer davon abweichenden Variante ist der temperaturfühlende Aktor (
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Pumpenaggregatpump unit
- 22
- Elektromotorelectric motor
- 33
- Pumpepump
- 44
- Hydraulischer WiderstandHydraulic resistance
- 55
- Temperaturfühlender AktorTemperature-sensing actuator
- 66
- Erste MetallschichtFirst metal layer
- 77
- Zweite MetallschichtSecond metal layer
- 88th
- Erster DurchlassFirst passage
- 99
- Zweiter DurchlassSecond passage
- 1010
- Auslassoutlet
- 1111
- Einlassinlet
- 1212
- Erste ScheibeFirst disc
- 1313
- Zweite ScheibeSecond disc
- 1414
- Prallplatteflapper
- 1515
- Düsejet
- 1616
- Bechercups
- 1717
- Kolbenpiston
- 1818
- Dehnstoffexpansion material
- 1919
- Kanteedge
- 2020
- Deckelcover
- 2121
- Steckerplug
- 2222
- Bohrungdrilling
Claims (9)
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- 2014-10-06 DE DE102014014508.5A patent/DE102014014508B3/en not_active Expired - Fee Related
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