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Die Erfindung betrifft eine Pumpe für einen hydrodynamischen Retarder einer Kraftfahrzeugdauerbremseinrichtung, umfassend eine Pumpenwelle, welche über eine Lagerung drehbar in einem Pumpengehäuse gelagert ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Dauerbremseinrichtung, bei welcher eine vorgenannte Pumpe zur Anwendung kommt.
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Dauerbremseinrichtungen werden insbesondere in Antriebssträngen von Nutzfahrzeugen vorgesehen und dienen dort als verschleißfreie Bremsen einer Entlastung einer jeweiligen, herkömmlichen Betriebsbremse, insbesondere bei langanhaltenden Bremsmanövern, wie beispielsweise beim Befahren längerer Gefällestrecken. Eine verschleißfreie Dauerbremse wird dabei zum überwiegenden Teil als hydrodynamischer Retarder realisiert, bei welchem ein Bremsmoment mit Hilfe einer Flüssigkeit erzeugt wird, welche zu diesem Zweck in einen zwischen einem Rotor und einem Stator definierten Arbeitsraum eingebracht wird. Hierbei wird die eingebrachte Flüssigkeitsmenge über eine Beschaufelung des Rotors mitgenommen und in Richtung einer Beschaufelung des Stators gefördert, wo sie sich abstützt und wiederum zurück zu der rotorseitigen Beschaufelung strömt, wobei dies entsprechend verzögernd auf den Rotor wirkt. Eine Versorgung eines hydrodynamischen Retarders wird häufig über eine dem Retarder zugeordnete Pumpe realisiert, deren Pumpenwelle für den Antrieb dann üblicherweise drehfest mit einer Rotorwelle des hydrodynamischen Retarders gekoppelt ist. Zudem wird häufig eine Schmierung und Kühlung von Lagerungen der Rotorwelle des Retarders über die Pumpe dargestellt, indem eine Leckage der Pumpe in den Bereich der Lagerungen des Retarders geführt wird.
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Aus der
DE 10 2009 026 721 A1 geht eine Dauerbremseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges hervor, welche sich aus einem hydrodynamischen Retarder und einer diesen versorgenden Pumpe zusammensetzt. Die Pumpe ist dabei mit dem Retarder in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen und verfügt über eine Pumpenwelle, welche in dem Gehäuse drehbar gelagert ist und drehfest mit einer Rotorwelle des Retarders in Verbindung steht. Zur Schmierung und Kühlung von Lagerungen der Rotorwelle wird Schmiermittel ausgehend von der Pumpe über eine Kupplung zwischen Pumpenwelle und Rotorwelle in den Bereich dieser Lagerungen geführt, wobei hiermit im Vorfeld Lager der Pumpenwelle versorgt werden, um auch hier eine ausreichende Schmierung und Kühlung zu gewährleisten.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpe für eine Dauerbremseinrichtung zu schaffen, durch welche stets eine ausreichende Zuführung von Schmiermittel zur Schmierung und Kühlung eines Retarders der Dauerbremseinrichtung sichergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Eine Dauerbremseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, bei welcher eine erfindungsgemäße Pumpe zur Anwendung kommt, geht ferner aus Anspruch 9 hervor.
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Gemäß der Erfindung umfasst eine Pumpe eine Pumpenwelle, welche über eine Lagerung drehbar in einem Pumpengehäuse gelagert ist. Im Sinne der Erfindung handelt es sich bei der Pumpe dabei bevorzugt um eine Flügelzellenpumpe, bei welcher ein Pumpenrotor mit mehreren, die zu fördernde Flüssigkeit verdrängenden Flügeln ausgestattet ist. Des Weiteren kann das Pumpengehäuse als zu einem Gehäuse des Retarders separat vorliegende Einheit gestaltet sein oder aber Retarder und Pumpe sind in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen. Insbesondere im letztgenannten Fall liegt das Pumpengehäuse dann als Gehäuseteil, wie beispielsweise als Gehäusedeckel vor, welcher mit übrigen Teilen des gemeinsamen Gehäuses im Zuge der Montage verbunden wird. Allerdings sollte auch ein separates Pumpengehäuse mehrteilig ausgestaltet sein, um die einzelnen Komponenten der Pumpe hierin montieren zu können.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass das Pumpengehäuse mit mindestens einem Bypass versehen ist, welcher sich jeweils zwischen einer als Anlauf für einen Pumpenrotor dienenden Axialfläche am Pumpengehäuse und einem Boden einer topfförmigen Lageraufnahme des Pumpengehäuses erstreckt, in welcher ein Lager der Lagerung platziert ist. Ferner verläuft der mindestens eine Bypass dabei außenliegend zu dem Lager, um ein Strömen von Leckage zwischen der Axialfläche und dem Boden, sowie einer dortigen Stirnseite der Pumpenwelle unter Umgehung des in der Lageraufnahme sitzenden Lagers zu ermöglichen. Mit anderen Worten verfügt das Pumpengehäuse also über zumindest einen Kanal, über welchen Leckage der Pumpe zwischen einer Axialfläche für einen Pumpenrotor und dem Boden einer Lageraufnahme strömen kann und dabei das in der Lageraufnahme sitzende Lager umgehen kann. Der zumindest eine Kanal verläuft also zwischen der Axialfläche und dem Boden der Lageraufnahme und erstreckt sich dabei außenliegend zum Lager, um die Leckage eben nicht durch das Lager hindurchführen zu müssen, sondern dieses bei Zuführung zum Boden der Lageraufnahme und einer dort liegenden Stirnseite der Pumpenwelle gezielt zu umgehen.
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Eine derartige Ausgestaltung einer Pumpe hat dabei den Vorteil, dass die Pumpenleckage, welche zur Schmierung und Kühlung des hydrodynamischen Retarders, insbesondere von dessen Lagerungen, herangezogen wird, nicht durch das Lager der Pumpenwelle gefördert werden muss, was ansonsten insbesondere bei hohen Drehzahlen der Pumpenwelle eine Verringerung eines Volumenstromes an Schmiermittel zur Folge haben kann. Denn mit steigender Drehzahl des Lagers steigt auch ein hydraulischer Widerstand desselbigen, da die Leckage durch das drehende Bauteil hindurchgebracht werden muss, was in einem Anstauen und damit eben einer unzureichenden Zuführung von Schmiermittel zum Retarder resultieren kann. Des Weiteren kann der mindestens eine Bypass weitestgehend unabhängig von sonstigen Toleranzen der Pumpe gefertigt werden, so dass fertigungsbedingte Toleranzschwankungen des Pumpengehäuses und auch der darin aufgenommenen Bauteile die zum Retarder geführte Schmiermittelmenge nicht negativ beeinflussen können.
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Im Falle der
DE 10 2009 026 721 A1 wird das zur Kühlung und Schmierung der Lagerungen des Retarders vorgesehene Schmiermittel hingegen im Vorfeld auch den Lagern der Pumpenwelle zugeführt, d. h. durch diese hindurchgefördert. Insbesondere bei höheren Drehzahlen der Pumpenwelle kann dies jedoch der Förderung einen hohen hydraulischen Widerstand entgegensetzen, so dass insbesondere abseits eines Bremsbetriebes des Retarders eine unzureichende Zuführung von Schmiermittel zum Retarder und damit auch eine nicht ausreichende Kühlung und Schmierung von dessen Lagerungen auftreten kann.
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Im Rahmen der Erfindung können in dem Pumpengehäuse ein oder auch mehrere Bypässe vorgesehen sein, welche dann jeweils im Einzelnen die Axialfläche mit dem Boden der Lageraufnahme verbinden. Hierbei kann ein Bypass als geschlossen im Pumpengehäuse verlaufender Kanal oder auch als ein an einer jeweiligen Oberfläche des Gehäuses geführter, offener Kanal gestaltet sein.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung mündet an der Stirnseite der Pumpenwelle eine Längsbohrung, welche in der Pumpenwelle verläuft und einer Zuführung der Leckage zum Retarder dient. In Weiterbildung dieser Ausführungsform ist die Längsbohrung zudem gestuft ausgeführt und/oder eine Blende in die Längsbohrung eingebracht. Mit Hilfe der Längsbohrung kann die über den mindestens einen Bypass zugeführte Leckagemenge dann problemlos weiter zum Retarder gefördert werden, wobei die gestufte Ausführung und/oder die Einbringung einer Blende in die Längsbohrung für eine wesentliche Reduzierung verschiedener Toleranzabhängigkeiten sorgt. Ferner ist es hierdurch möglich, den Einfluss eines dynamischen Drucks durch Rotation der Pumpenwelle weitestgehend zu eliminieren.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung setzt sich der mindestens eine Bypass aus je einem ersten radialen Abschnitt, einem hieran anknüpfenden axialen Abschnitt und einem darauf folgenden, zweiten radialen Abschnitt zusammen. Dabei verläuft der erste radiale Abschnitt in der Axialfläche zu der Lageraufnahme, wo der in einem Mantel der Lageraufnahme ausgestaltete, axiale Abschnitt anknüpft und zu dem zweiten radialen Abschnitt führt, welcher in den Boden der Lageraufnahme eingebracht ist. Vorteilhafterweise kann der Bypass hierbei an einer einem Innenraum der Pumpe zugewandten Oberfläche mit kurzer Länge ausgestaltet werden. Weiter bevorzugt liegen die Abschnitte dabei jeweils als Nuten im Pumpengehäuse vor, der mindestens eine Bypass ist also als offener Kanal an der dem Pumpeninnenraum zugewandten Oberfläche ausgestaltet.
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Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dass der mindestens eine Bypass außermittig zu einer Achse der Pumpenwelle in dem Pumpengehäuse ausgestaltet ist. Hierdurch können Druckschwingungen vermieden werden, welche bei einem Überstreichen des mindestens einen Bypasses durch Teile des Pumpenrotors auftreten könnten. Insbesondere bei Ausführung der Pumpe als Flügelzellenpumpe wird hierbei ein Überstreichen des mindestens einen Bypasses mit Flügeln des Pumpenrotors unterbunden. Alternativ dazu ist es jedoch ebenso gut denkbar, den mindestens einen Bypass fluchtend zu der Achse der Pumpenwelle vorzusehen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der mindestens eine Bypass im Bereich der Axialfläche zwischen dort definierten druck- und saugseitigen Pumpenkammern ausgestaltet. Mit anderen Worten verläuft der mindestens eine Bypass also an der Axialfläche im Bereich eines Steges, welcher eine im Bereich der Axialfläche definierte Druckniere von einer Saugniere der Pumpe trennt. Hierdurch kann Leckage, welche von der Druckniere zu der Saugniere über den Steg strömt, in den mindestens einen Bypass entweichen und im weiteren Verlauf dann zur Stirnseite der Pumpenwelle gefördert werden. Alternativ dazu ist es jedoch auch denkbar, dass der mindestens eine Bypass sich im Bereich der druckseitigen Pumpenkammer, also der Druckniere, befindet. In diesem Fall würde ein stetiges Abströmen von Schmiermittel aus der Druckniere in den mindestens einen Bypass stattfinden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung erstreckt sich der mindestens eine Bypass im Bereich der Axialfläche radial etwa bis zur Hälfte zwischen Lager und einer Steuerdrucktasche. Alternativ dazu ist es jedoch auch denkbar, dass der mindestens eine Bypass radial bis in diese Steuerdrucktasche hinein verläuft.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, die nachfolgend erläutert wird, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
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1 eine Schnittansicht eines Teils einer entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gestalteten Pumpe;
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2 eine perspektivische Ansicht eines stirnseitigen Teils eines Pumpengehäuses der Pumpe aus 1; und
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3 eine weitere Schnittansicht eines Teils der Pumpe aus 1.
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Aus 1 geht eine Schnittansicht eines Teils einer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gestalteten Pumpe hervor, wobei diese Pumpe dabei als dem Fachmann im Allgemeinen bekannte Flügelzellenpumpe ausgeführt und für die Versorgung eines hydrodynamischen Retarders in einer Dauerbremseinrichtung eines Kraftfahrzeuges vorgesehen ist. Die Pumpe umfasst dabei ein – vorliegend nur teilweise dargestelltes – Pumpengehäuse 1, eine in dem Pumpengehäuse 1 über ein Lager 2 drehbar gelagerte Pumpenwelle 3, sowie einen gemeinsam mit der Pumpenwelle 3 rotierenden Pumpenrotor 4. Der Pumpenrotor 4 trägt dabei mehrere – vorliegend nicht weiter im Detail dargestellte – Flügel und läuft mit diesen an einer Axialfläche 5 des in 1 zu sehenden Pumpengehäuses 1 an, wobei im Zuge der gemeinsamen Rotation des Pumpenrotors 4 mit der Pumpenwelle 3 eine Flüssigkeit, beispielsweise in Form von Öl oder Wasser, angesaugt und im Endeffekt zu dem zu versorgenden Retarder gefördert wird.
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Über die Pumpenwelle 3 ist im verbauten Zustand der Pumpe in einer Dauerbremseinrichtung eine drehfeste Verbindung zu einer Rotorwelle des zugehörigen hydrodynamischen Retarders hergestellt, so dass die Pumpe über den hydrodynamischen Retarder angetrieben wird. Wie ferner aus 1 zu erkennen ist, ist die Pumpenwelle 3 axial mit einer Längsbohrung 6 durchsetzt, über die eine im Zuge des Betriebs der Pumpe auftretende Leckage zu dem hydrodynamischen Retarder geführt werden kann, um dort sowohl im Bremsbetrieb, als auch abseits des Bremsbetriebes Lager des Retarders zu schmieren und zu kühlen.
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Die Längsbohrung ist dabei entlang der Pumpenwelle 3 gestuft ausgeführt und zudem an einer Stirnseite 7 mit einer Blende 8 ausgestattet, über welche im Zusammenspiel mit der Abstufung der Längsbohrung 6 die über die Längsbohrung 6 strömende Leckagemenge eingestellt und verschiedene Toleranzabhängigkeiten beseitigt werden können. Ferner ist es hierdurch möglich, den Einfluss der rotierenden Pumpenwelle 3 auf das zum Retarder strömende Schmiermittel zu reduzieren.
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Eine Versorgung der Längsbohrung 6 mit der Leckage erfolgt dabei ausgehend von der Axialfläche 5 für den Pumpenrotor 4, wobei dies hierbei unter Umgehung des Lagers 2 dargestellt wird, um einen Einfluss eines mit steigender Drehzahl der Pumpenwelle 3 ebenfalls steigenden hydraulischen Widerstands des Lagers 2 auf die zur Pumpenwelle 3 geführte Schmiermittelmenge zu unterbinden. Die Umgehung des Lagers 2 soll nun unter Zuhilfenahme der weiteren 2 und 3 im Folgenden näher beschrieben werden:
Wie in 2 und auch in 3 zu erkennen ist, ist das Pumpengehäuse 1 außermittig zu einer Achse 9, welche auch die Schnittebene der Schnittansicht aus 1 definiert, mit einem Bypass 10 versehen, welcher ausgehend von der Axialfläche 5 in eine das – in 2 nicht dargestellte – Lager 2 aufnehmende Lageraufnahme 11 verläuft und in einem Boden 12 dieser Lageraufnahme 11 an der Stirnseite 7 der Pumpenwelle 3 endet. Aus 3, welche eine Schnittansicht in der Ebene des Bypasses 10 zeigt, ist zudem zu erkennen, dass sich der Bypass 10 hierbei aus einem ersten radialen Abschnitt 13 in der Axialfläche 5, einem hieran anknüpfenden axialen Abschnitt 14 in einem Mantel der Lageraufnahme 11 sowie einem daran anschließenden zweiten radialen Abschnitt 15 zusammensetzt, welcher dann stirnseitig der Pumpenwelle 3 auf Höhe der Blende 8 endet.
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Die Abschnitte 13 bis 15 sind dabei jeweils als Nuten im Pumpengehäuse 1 ausgestaltet, wobei der axiale Abschnitt 14 radial außen zu dem Lager 2 verläuft, so dass Leckage der Pumpe über den Bypass 10 und ohne durch das Lager 2 hindurchgelangen zu müssen von der einen axialen Seite des Lagers 2, nämlich von der Axialfläche 5, zu der entgegengesetzten axialen Seite des Lagers 2 in den Bereich der Stirnseite 7 der Pumpenwelle 3 strömen zu können. Insofern kann die Leckage stationär an dem Lager 2 vorbeigelangen, so dass dessen hydraulischer Widerstand für eine Versorgung der Längsbohrung 6 unerheblich ist.
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Aus 2 ist zudem zu erkennen, dass der Bypass 10 mit seinem ersten radialen Abschnitt 13 im Bereich eines Steges 19 der Axialfläche 5 eingebracht ist, welcher zwischen einer druckseitigen Pumpenkammer 16 und einer saugseitigen Pumpenkammer 17 vorhanden ist. Insofern kann die zwischen den beiden Pumpenkammern 16 und 17 nicht zu vermeidende Leckage in den ersten radialen Abschnitt 13 des Bypasses 10 gelangen und im Folgenden weiter zum Boden 12 der Lageraufnahme 11 strömen. In radialer Richtung erstreckt sich der Bypass 10 mit seinem ersten radialen Abschnitt 13 nahezu bis zu einer Steuerdrucktasche 18 der Pumpe, wobei die Erstreckung dabei ca. die Hälfte zwischen Lager 2 und Steuerdrucktasche 18 betragen kann.
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Der Bypass 10 ist im vorliegenden Fall bei dem als Gussgehäuse ausgeführten Pumpengehäuse 1 direkt gegossen ausgeführt, kann alternativ dazu aber auch nachträglich spanend eingebracht worden sein.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Pumpe kann eine toleranz- und drehzahlunabhängige, ausreichende Versorgung eines Retarders mit Schmiermittel zur Kühlung und Schmierung realisiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pumpengehäuse
- 2
- Lager
- 3
- Pumpenwelle
- 4
- Pumpenrotor
- 5
- Axialfläche
- 6
- Längsbohrung
- 7
- Stirnseite
- 8
- Blende
- 9
- Achse
- 10
- Bypass
- 11
- Lageraufnahme
- 12
- Boden
- 13
- Erster radialer Abschnitt
- 14
- Axialer Abschnitt
- 15
- Zweiter radialer Abschnitt
- 16
- Pumpenkammer
- 17
- Pumpenkammer
- 18
- Steuerdrucktasche
- 19
- Steg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009026721 A1 [0003, 0009]
