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Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe zur Förderung eines Fluids für einen Verbraucher eines Kraftfahrzeuges. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug.
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Stand der Technik
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Verdrängerpumpen mit Gehäuse, welches die Innenteile der Verdrängerpumpe zum abschließenden Deckel hin fixieren bzw. einhausen, sowie Verdrängerpumpen ohne Gehäuse in sogenannter Cartridge-Bauweise, gelten als Stand der Technik. Verdrängerpumpen mit Gehäuse hausen die Innenteile herkömmlicherweise komplett ein und stellen lediglich Öffnungen für eine Saugölzuführung, Druckölabführung sowie eine Wellendurchführung bereit. Ebenso ist üblicherweise bei Gehäuseausführungen die Lagerung der Antriebswelle der Verdrängerpumpe im Gehäuse integriert.
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Das Öl strömt von einer Gehäuseöffnung über eine Stirnplattenöffnung in eine saugseitige Förderzelle ein und wird durch die Rotation des Läufers an einer weiteren druckseitigen Stirnplattenöffnung sowie einer druckseitigen Gehäuseöffnung abgegeben. Eine Verstellpumpe hat vom Funktionsprinzip keine Aufladung, wie z.B. Konstantpumpen, und muss somit die saugseitige Befüllung durch reine Saugarbeit erbringen. Ergänzend kann bei Verdrängerpumpen mit hohem abzugebenden Volumenstrom die Förderzelle ggf. nicht vollständig befüllt werden und auch im Öl gebundene Gasanteile wirken einer optimalen Zellenfüllung entgegen. Dies hat zur Folge, dass die Verdrängerpumpe ab einer gewissen Grenzdrehzahl kavitiert und sich ein akustisches Verhalten verschlechtert.
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Bei Pumpen mit hoher volumetrischer Anforderung kann ab einer gewissen Drehzahl, der sogenannten Saugregeldrehzahl, die Förderzelle durch die oben genannten saugseitigen Öffnungen und die im Öl gebundenen Gasanteile nicht mehr ausreichend befüllt werden, und es kommt somit zu einer Mangelbefüllung der Zellen in der Verdrängerpumpe. Die Verdrängerpumpe erreicht in diesem Fall nicht die zu einer spezifischen Drehzahl definierte Mengenabgabe. Ebenso kommt es durch die hohe Winkelgeschwindigkeit bedingt durch hohe Drehzahlen des Rotors zu einem Auslösen der im Öl gelösten Gasanteile zu Mikrojet-Ausbildungen und die Verdrängerpumpe kavitiert infolgedessen. Diese Kavitation wirkt sich in Bauteilschädigungen sowie ein verschlechtertes akustisches Verhalten aus. Um Bauteilschädigungen durch Kavitation an der Verdrängerpumpe zu vermeiden, wie auch das akustische Verhalten zu verbessern und/oder beides in einen höheren Drehzahlbereich zu verschieben, ist es erforderlich, das saugseitige Verhalten bzw. die saugseitige Ölzuführung der Verdrängerpumpe zu optimieren, um die Förderzellen des Rotorsatzes möglichst optimal zu befüllen.
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Die
DE 10 2007 006 716 A1 offenbart eine Verdrängerpumpe für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, das einen Rotorensatz lagert, welcher aus einem Rotor und Sperrelementen gebildet ist, einem Arbeitsraum, welcher durch die Sperrelemente in Arbeitszellen unterteilt ist, wobei der Arbeitsraum seitlich durch Stirnflächen begrenzt ist, und einer Pumpensaugöffnung sowie einer Pumpendrucköffnung. Die Innenteile der Verdrängerpumpe sind durch den abschließenden Deckel vollständig eingehaust.
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Die
WO 99/06 710 A1 zeigt einen klassischen Aufbau einer Flügelzellenpumpe. Auf der einen Seite ist die Pumpe mit dem Deckel verschraubt. Auf der anderen Seite ist eine Stirnplatte
36 aufgelegt, die aber allein nicht positionstreu halten kann und herausfallen würde. Stattdessen muss der Antriebsmotor dagegen geschraubt werden um die Stirnplatte zu fixieren. Der Sauganschluss
48 wird radial an die Pumpe herangeführt und die Stirnplatte weist nur die axiale Drucköffnung auf.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Verdrängerpumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe, dahingehend zu verbessern, das saugseitige Verhalten bzw. die saugseitige Ölzuführung der Verdrängerpumpe zu optimieren, um die Förderzellen des Rotorsatzes möglichst optimal zu befüllen, so dass ein Kavitieren und/oder eine Verschlechterung des akustischen Verhaltens der Pumpe vermieden wird.
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Die Aufgabe wird mit einer Verdrängerpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe mit einem Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Verdrängerpumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe zur Förderung eines Fluids für einen Verbraucher eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse, in das ein Kurvenring eingesetzt und eine Antriebswelle mit einem Rotor gelagert ist, wobei zwischen dem Kurvenring und dem Rotor eine Arbeitskammer ausgebildet ist, die in axialer Richtung durch das Gehäuse, und eine Stirnplatte begrenzt ist, wobei das Gehäuse die Stirnplatte fixiert, wobei die Stirnplatte zumindest abschnittsweise einen axialen Endabschnitt der Verdrängerpumpe bildet.
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Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Verbraucher und einer Verdrängerpumpe zur Förderung eines Fluids für den zumindest einen Verbraucher des Getriebes.
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, den klassischen Aufbau der Verdrängerpumpe derart zu modifizieren, dass das Gehäuse noch die Pumpeninnenteile verliersicher fixiert, jedoch ein Bodenabschnitt des Gehäuses zumindest abschnittsweise entfernt ist, um eine dickere Stirnplatte verbauen zu können. Dadurch werden die saug- und druckseitigen Öffnungen von Gehäuse und Stirnplatte in dem Bauteil der Stirnplatte vereint. Somit kann in der neuen dickeren Stirnplatte eine tiefere und somit größere Saugniere integriert werden, welche den Vorteil einer besseren Zellenbefüllung durch optimierte Zuflussquerschnitte in der Saugseite mit sich bringt.
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Des Weiteren ist aufgrund der dickeren Stirnplatte mehr Material vorhanden, wodurch die Ecken- und Kantengestaltung der Saugöffnung strömungsgünstiger ausgeführt werden kann. Ergänzend dazu weist die dickere Stirnplatte den Vorteil auf, dass diese dadurch wesentlich steifer ist und somit eine geringere Verformung im Betrieb der Verdrängerpumpe aufweist, was wiederum den hydraulischen Wirkungsgrad der Verdrängerpumpe positiv beeinflusst. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die herkömmlicherweise vorhandene Dichtstelle zwischen Stirnplatte und Gehäuse entfällt. Bei klassischer Gehäuseausführung werden zumindest zwei Dichtstellen, eine zwischen Stirnplatte und Pumpengehäuse sowie eine weitere zwischen Pumpengehäuse und Getriebebauteilen, benötigt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch nur noch eine Dichtstelle zwischen Stirnplatte und Getriebebauteilen benötigt. Dies reduziert in vorteilhafter Weise die Anzahl der Bauteile und Dichtstellen, was die Montage vereinfacht und mögliche Fehlerquellen reduziert sowie einen positiven Einfluss auf den hydraulischen Wirkungsgrad der Verdrängerpumpe aufweist.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse zumindest abschnittsweise den axialen Endabschnitt der Verdrängerpumpe bildet, wobei das Gehäuse an einem getriebeseitigen axialen Endabschnitt eine sich zumindest abschnittsweise in Radialrichtung der Verdrängerpumpe erstreckende Rastnase aufweist, welche in eine in der Stirnplatte ausgebildete Aussparung eingreift. Somit fixiert das Gehäuse in vorteilhafter Weise die Stirnplatte, muss diese jedoch nicht vollständig umgreifen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der getriebeseitige axiale Endabschnitt des Gehäuses und ein getriebeseitiger axialer Endabschnitt der Stirnplatte in Radialrichtung der Verdrängerpumpe zueinander bündig sind. Die Stirnplatte bildet somit vorzugsweise einen axialen Endabschnitt der Verdrängerpumpe.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass einer Saugzone der Arbeitskammer eine Fluidströmung axial zuführbar ist, wobei eine Saugöffnung der Verdrängerpumpe ausschließlich in der Stirnplatte ausgebildet ist. Aufgrund der gegenüber herkömmlichen Stirnplatten dickeren Ausführung der Stirnplatte und der ausschließlichen Ausbildung der Saugöffnung der Verdrängerpumpe in der Stirnplatte kann ein Querschnitt der Saugöffnung somit vorzugsweise strömungsgünstiger ausgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Fluidströmung aus einer Druckzone der Arbeitskammer axial abführbar ist, wobei eine Drucköffnung der Verdrängerpumpe ausschließlich in der Stirnplatte ausgebildet ist. Wie auch auf der Saugseite weist die ausschließliche Ausbildung der Drucköffnung in der Stirnplatte den Vorteil auf, dass es zu keinen Querschnittsprüngen in der Drucköffnung der Verdrängerpumpe kommt, wie dies herkömmlicherweise der Fall ist. Somit kann die Abführung des Fluids aus der Druckzone der Arbeitskammer vorzugsweise strömungsgünstiger gestaltet sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die in der Stirnplatte ausgebildete Saugöffnung am axialen Endabschnitt der Verdrängerpumpe einen ersten Querschnitt und an einem rotorseitigen axialen Endabschnitt der Stirnplatte einen zweiten Querschnitt aufweist, wobei der zweite Querschnitt geringer als der erste Querschnitt ist, und wobei die Saugöffnung einen sich zwischen dem axialen Endabschnitt der Verdrängerpumpe und dem rotorseitigen axialen Endabschnitt der Stirnplatte im Wesentlichen linear verringernden Querschnitt aufweist. Somit kann vorzugsweise die Zuführung des Fluids durch die Saugöffnung strömungsgünstig ausgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die in der Stirnplatte ausgebildete Drucköffnung an einem rotorseitigen axialen Endabschnitt der Stirnplatte einen ersten Querschnitt und am axialen Endabschnitt der Verdrängerpumpe einen zweiten Querschnitt aufweist, welcher zu dem ersten Querschnitt im Wesentlichen identisch ist, wobei die Drucköffnung zwischen dem axialen Endabschnitt der Verdrängerpumpe und dem rotorseitigen axialen Endabschnitt der Stirnplatte einen im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt aufweist. Somit kann die Abführung von Fluid aus der Drucköffnung der Stirnplatte strömungsgünstig ausgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Lagerung der Antriebswelle in der Stirnplatte integriert ist. Aufgrund dessen, dass die Stirnplatte die Antriebswelle lagert, ist die Stirnplatte vorzugsweise im Gehäuse genau mittels Passung geführt, um ein radiales Auslenken der Welle und somit einen akustischen sowie Verschleißeinfluss zu verhindern.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
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Figurenliste
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
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Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittansicht einer Verdrängerpumpe zur Förderung eines Fluids für einen Verbraucher eines Kraftfahrzeuges gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung eines Gehäuseabschnitts der Verdrängerpumpe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
- 3 ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit der Verdrängerpumpe zur Förderung des Fluids für einen Verbraucher gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt eine Längsschnittansicht einer Verdrängerpumpe zur Förderung eines Fluids für einen Verbraucher eines Kraftfahrzeuges gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
eine Längsschnittansicht einer Verdrängerpumpe zur Förderung eines Fluids für einen Verbraucher eines Kraftfahrzeuges gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Die Verdrängerpumpe 10 ist als Flügelzellenpumpe ausgebildet. Alternativ kann die Verdrängerpumpe 10 auch durch eine andere geeignete Pumpe ausgebildet sein. In das Gehäuse 12 ist ein Außenring 19 und ein Kurvenring 20 eingesetzt und eine Antriebswelle 22 mit einem Rotor 24 gelagert. Zwischen dem Kurvenring 20 und dem Rotor 24 ist eine Arbeitskammer ausgebildet. Die Arbeitskammer ist in axialer Richtung durch das Gehäuse 12 und eine Stirnplatte 14 begrenzt. Das Gehäuse 12 fixiert die Stirnplatte 14. Die Stirnplatte 14 bildet zumindest abschnittsweise einen axialen Endabschnitt 10a der Verdrängerpumpe 10.
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Das Gehäuse 12 bildet zumindest abschnittsweise den axialen Endabschnitt 10a der Verdrängerpumpe 10. Das Gehäuse 12 weist des Weiteren an einem getriebeseitigen axialen Endabschnitt 12a eine sich zumindest abschnittsweise in Radialrichtung R der Verdrängerpumpe 10 erstreckende Rastnase 15 auf. Die Richtnase 15 greift vorzugsweise in eine in der Stirnplatte 14 ausgebildete Aussparung 16 ein.
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Der getriebeseitige axiale Endabschnitt 12a des Gehäuses 12 und ein getriebeseitiger axialer Endabschnitt 14b der Stirnplatte 14 sind in vorteilhafter Weise in Radialrichtung R der Verdrängerpumpe 10 zueinander bündig.
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Alternativ kann der axiale Endabschnitt der Stirnplatte und der axiale Endabschnitt des Gehäuses beispielsweise zueinander versetzt angeordnet sein.
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Eine Fluidströmung ist einer Saugzone 28 der Arbeitskammer 26 vorzugsweise axial zuführbar. Alternativ kann die Fluidströmung der Saugzone der Arbeitskammer in anderer geeigneter Weise zugeführt werden. Eine Saugöffnung 17 der Verdrängerpumpe 10 ist vorzugsweise ausschließlich in der Stirnplatte 14 ausgebildet. Die Fluidströmung aus einer Druckzone 29 der Arbeitskammer 26 ist vorzugsweise aus dieser axial abführbar. Alternativ kann die Fluidströmung aus der Druckzone der Arbeitskammer beispielsweise in anderer geeigneter Weise abgeführt werden. Eine Drucköffnung 18 der Verdrängerpumpe 10 ist vorzugsweise ausschließlich in der Stirnplatte 14 ausgebildet.
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Die in der Stirnplatte 14 ausgebildete Saugöffnung 17 weist am axialen Endabschnitt 10a der Verdrängerpumpe 10 vorzugsweise einen ersten Querschnitt 17a und an einem rotorseitigen axialen Endabschnitt 14a der Stirnplatte 14 einen zweiten Querschnitt 17b auf. Der zweite Querschnitt 17b ist vorzugsweise geringer als der erste Querschnitt 17a. Die Saugöffnung 17 weist vorzugsweise einen sich zwischen dem axialen Endabschnitt 10a der Verdrängerpumpe 10 und dem rotorseitigen axialen Endabschnitt 14a der Stirnplatte 14 im Wesentlichen linear verringernden Querschnitt auf. Alternativ kann der sich verringernde Querschnitt beispielsweise nicht linear verringern.
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Die in der Stirnplatte 14 ausgebildete Drucköffnung 18 weist am rotorseitigen axialen Endabschnitt 14a der Stirnplatte 14 vorzugsweise einen ersten Querschnitt 18a und am axialen Endabschnitt 10a der Verdrängerpumpe 10 einen zweiten Querschnitt 18b auf. Der zweite Querschnitt 18b ist vorzugsweise zum ersten Querschnitt 18a im Wesentlichen identisch. Die Drucköffnung 18 weist zwischen dem axialen Endabschnitt 10a der Verdrängerpumpe 10 und dem rotorseitigen axialen Endabschnitt 14a der Stirnplatte 14 vorzugsweise einen im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt auf. Eine Lagerung 23 der Antriebswelle 22 ist vorzugsweise in der Stirnplatte 14 integriert.
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Eine Dichtung 30 ist an dem getriebeseitigen axialen Endabschnitt 14b der Stirnplatte 14 angeordnet. Bei klassischer Gehäuseausführung werden zumindest zwei Dichtungen, eine zwischen Stirnplatte 14 und Gehäuse 12 sowie eine weitere zwischen Gehäuse 12 und (in 1 nicht dargestellten) Getriebebauteilen, benötigt. Erfindungsgemäß wird jedoch nur noch eine Dichtung zwischen Stirnplatte 12 und den (in 1 nicht dargestellten) Getriebebauteilen benötigt.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Gehäuseabschnitts der Verdrängerpumpe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das Gehäuse 12 weist an dem getriebeseitigen axialen Endabschnitt 12a vorzugsweise die sich zumindest abschnittsweise in Radialrichtung der (in 2 nicht gezeigten) Verdrängerpumpe erstreckende Rastnase 15 auf. Aufgrund der hohlzylindrischen Ausbildung des in 2 gezeigten Gehäuseabschnitts des Gehäuses 12 erfolgt die Zuführung der Fluidströmung in die Arbeitskammer sowie die Abführung der Fluidströmung aus der Arbeitskammer ausschließlich durch die (in 2 nicht gezeigte) Stirnplatte, wobei ein Querschnitt der Zu- und Abströmung der Stirnplatte somit strömungsgünstig ausführbar ist.
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3 zeigt ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit der Verdrängerpumpe zur Förderung des Fluids für einen Verbraucher gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das Getriebe 100 befindet sich in einem motorisch angetriebenen Fahrzeug, insbesondere in einem Personenkraftwagen oder einem Nutzfahrzeug. Die Verdrängerpumpe 10 ist vorzugsweise als Flügelzellenpumpe ausgebildet. Die Verdrängerpumpe 10 erzeugt einen Hydraulikdruck für den Verbraucher 106.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise können eine Form, Abmessung und/oder eine Geometrie der Stirnplatte bzw. des Gehäuses am axialen Endabschnitt der Verdrängerpumpe an jeweilige bauliche Anforderungen der Verdrängerpumpe angepasst werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verdrängerpumpe
- 10a
- axialer Endabschnitt der Verdrängerpumpe
- 12
- Gehäuse
- 12a
- getriebeseitiger axialer Endabschnitt des Gehäuses
- 14
- Stirnplatte
- 14a
- rotorseitiger axialer Endabschnitt der Stirnplatte
- 14b
- getriebeseitiger axialer Endabschnitt der Stirnplatte
- 15
- Rastnase
- 16
- Aussparung
- 17
- Saugöffnung
- 17a
- erster Querschnitt der Saugöffnung
- 17b
- zweiter Querschnitt der Saugöffnung
- 18
- Drucköffnung
- 18a
- erster Querschnitt der Drucköffnung
- 18b
- zweiter Querschnitt der Drucköffnung
- 19
- Außenring
- 20
- Kurvenring
- 22
- Antriebswelle
- 23
- Lagerung
- 24
- Rotor
- 26
- Arbeitskammer
- 28
- Saugzone
- 29
- Druckzone
- 30
- Dichtung
- F
- Fluid
- R
- Radialrichtung
- 100
- Getriebe
- 106
- Verbraucher
