-
Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe zur Förderung eines Fluids für einen Verbraucher eines Kraftfahrzeuges.
-
Stand der Technik
-
Verdrängerpumpen für die Bereitstellung eines Druckmittelstroms eines Verbrauchers in einem Kraftfahrzeug sind bekannt. Sie sind beispielsweise als Flügelzellenpumpen gebildet, wobei ein Rotor in einem Kurvenring rotiert. Der Kurvenring ist von je einer Seite mit einer ein Gehäuse bildenden Stirnplatte und mit einer Steuerplatte abgeschlossen. Der Kurvenring besitzt eine zur Achse des Rotors nicht koaxial verlaufende Kontur und bildet einen Pumpenraum aus. In der Umfangsfläche des Rotors sind über dessen Breite im Wesentlichen radial verlaufende Schlitze angeordnet, in denen radial verschiebliche Flügel geführt sind.
-
Bei einer Rotation des Rotors um seine Achse werden die Flügel an der Kontur des Kurvenrings entlanggeführt, wobei zwischen zwei benachbarten Flügeln jeweils Kammern mit sich veränderndem Volumen gebildet sind.
-
Entsprechend der Drehbewegung des Rotors wird ein Saugbereich und ein Pumpendruckraum oder Druckbereich ausgebildet, wobei der Saugbereich im Bereich sich vergrößernden Volumens und der Druckbereich des Pumpendruckraumes im Bereich sich verkleinernden Volumens der Kammern angeordnet ist.
-
Dem Saugbereich wird das Fluid über einen Saugkanal zugeführt, wobei das Fluid von einer saugseitigen Stirnplattenöffnung in eine Arbeitskammer einströmt und durch die Rotation des Rotors an einer druckseitigen Stirnplattenöffnung abgegeben wird. Eine Flügelzellenpumpe, bei welcher ein Fördervolumen der Arbeitskammer durch Verstellen des Kurvenrings relativ zum Rotor verstellbar ist, weist aufgrund einer bauartbedingten Energieersparnis gegenüber nicht verstellbaren Flügelzellenpumpen keine Aufladung wie beispielsweise bei Konstantpumpen auf und muss somit eine saugseitige Befüllung durch reine Saugarbeit erbringen.
-
Die
DE 102 33 581 A1 offenbart eine Flügelzellenpumpe zur Förderung eines Fluids, wobei das Fluid über eine Saugniere in dem Gehäuse einem Saugbereich zugeführt und über eine Druckniere von einem Pumpendruckraum abgeführt wird, wobei der Radius des Rotors an der Druckniere gleich groß wie der Abstand der tangentialen Drucknieren-Innenkontur von der Rotorachse ist.
-
Bei Pumpen mit hoher volumetrischer Anforderung kann ab einer Saugregeldrehzahl, bei welcher ein Volumenstrom mit steigender Drehzahl nicht weiter zunimmt, die Arbeitskammer durch die Stirnplattenöffnung und durch eine Form des Rotors nicht mehr ausreichend befüllt werden, es kommt zu einer Mangelbefüllung der Saugseite in der Pumpe und die Pumpe erreicht nicht die zu einer spezifischen Drehzahl definierte Mengenabgabe und kavitiert infolgedessen.
-
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Verdrängerpumpe anzugeben, welche gegenüber herkömmlichen Verdrängerpumpen verbesserte Befüllbarkeit der Arbeitskammer aufweist.
-
Die Aufgabe wird mit einer Verdrängerpumpe, insbesondere einer Flügelzellenpumpe für ein Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung schafft eine Verdrängerpumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe zur Förderung eines Fluids für einen Verbraucher eines Kraftfahrzeuges, wobei der Rotor an einer ersten Stirnseite einen ersten Durchmesser und an einer zweiten Stirnseite einen sich von dem ersten Durchmesser unterscheidenden zweiten Durchmesser aufweist.
-
Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verdrängerpumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe zur Förderung eines Fluids für einen Verbraucher eines Kraftfahrzeuges bereitzustellen, bei welcher durch Vorsehen unterschiedlicher Durchmesser an der ersten Stirnseite und an der zweiten Stirnseite des Rotors eine im Vergleich zu beispielsweise einem zylindrischen oder tonnenförmigen Rotor verbesserte Befüllbarkeit der Arbeitskammer erreicht werden kann.
-
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Stirnseite des Rotors benachbart zu der Stirnplatte und die zweite Stirnseite des Rotors benachbart zu dem Deckel angeordnet ist, wobei die Fluidströmung über eine saugseitige Stirnplattenöffnung der Arbeitskammer zuführbar und über eine druckseitige Stirnplattenöffnung aus der Arbeitskammer abführbar ist. Durch Vorsehen unterschiedlicher Durchmesser des Rotors an der zur Stirnplatte benachbarten Seite des Rotors kann somit ein Rotor bereitgestellt werden, welcher je nach Anordnung einer Druckmittelzuführung in die Arbeitskammer eine verbesserte Befüllbarkeit der Arbeitskammer aufweist.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Durchmesser des Rotors geringer als der zweite Durchmesser des Rotors ist. Bei Anordnung eines saugseitigen Zulaufs und eines druckseitigen Ablaufs der Arbeitskammer im Bereich der Stirnplatte der Verdrängerpumpe kann somit eine verbesserte Befüllbarkeit der Arbeitskammer erreicht werden, da die Arbeitskammer an einem zum Zulauf benachbarten Abschnitt einen vergrößerten Querschnitt als an einem zum Deckel benachbarten Abschnitt aufweist.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Rotor in Axialrichtung kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Durch eine lineare Abnahme eines Querschnitts der Arbeitskammer von einem stirnplattenseitigen Abschnitt zu einem deckelseitigen Abschnitt der Arbeitskammer kann eine verbesserte Befüllbarkeit der Arbeitskammer erreicht werden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Kurvenring derart verstellbar ist, dass ein Volumen der im Bereich der saugseitigen Stirnplattenöffnung und der druckseitigen Stirnplattenöffnung angeordneten Arbeitskammer in einer ersten Endposition des Kurvenrings maximal und in einer zweiten Endposition des Kurvenrings minimal ist, wobei das Volumen der Arbeitskammer zwischen dem minimalen und dem maximalen Volumen in Abhängigkeit von einer Position des Kurvenrings relativ zum Rotor variierbar ist. Somit ist das Volumen der Arbeitskammer in vorteilhafter Weise durch Verstellen des Kurvenrings relativ zum Rotor variierbar.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein radialer Abstand des Rotors zum Kurvenring an der ersten Stirnseite des Rotors in der ersten Endposition des Kurvenrings größer als eine radiale Abmessung der saugseitigen Stirnplattenöffnung und der druckseitigen Stirnplattenöffnung ist. Somit kann eine effektive Befüllung der Arbeitskammer in der ersten Endposition des Kurvenrings erreicht werden, in welcher das Volumen der Arbeitskammer maximal ist.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der radiale Abstand des Rotors zum Kurvenring an der ersten Stirnseite des Rotors in der zweiten Endposition des Kurvenrings kleiner oder gleich der radialen Abmessung der saugseitigen Stirnplattenöffnung und der druckseitigen Stirnplattenöffnung ist. Somit kann ebenfalls in der zweiten Endposition des Kurvenrings, in welcher ein Volumen der Arbeitskammer minimal ist, eine verbesserte Befüllung der Arbeitskammer erreicht werden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in Schlitzen des Rotors angeordnete Flügel rechteckig ausgebildet sind, wobei eine Führungslänge der Flügel in den Schlitzen an der ersten Stirnseite des Rotors geringer als an der zweiten Stirnseite des Rotors ist. Eine Hinterflügelkante jeweiliger Flügel liegt vorzugsweise einseitig im Schlitz dichtend an. Die andere Abstützung erfolgt an einem größten Außendurchmesser des Rotors. Der Flügel liegt somit nicht volldichtend im Schlitz an. Durch entsprechende Auswahl eines Kegelwinkels des vorzugsweise kegelstumpfförmig ausgebildeten Rotors kann somit in vorteilhafter Weise ein Hinterflügeldruck, eine Leckage und somit ein hydraulischer Wirkungsgrad der Verdrängerpumpe beeinflusst werden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in Schlitzen des Rotors angeordnete Flügel an einem zur ersten Stirnseite des Rotors benachbarten Abschnitt eine erste radiale Abmessung und an einem zur zweiten Stirnseite des Rotors benachbarten Abschnitt eine sich von der ersten radialen Abmessung unterscheidende zweite radiale Abmessung aufweisen. Somit kann eine Führungslänge der Flügel in den jeweiligen Schlitzen an entsprechende bauliche Anforderungen der Verdrängerpumpe angepasst werden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste radiale Abmessung größer als die zweite radiale Abmessung ist. Somit sind die jeweiligen Flügel vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine geometrische Form der Flügel in Axialrichtung an einer Längsseite der Flügel an die Kegelstumpfform des Rotors angepasst ist. Somit weisen die jeweiligen Flügel trotz kegelstumpfförmiger Ausbildung des Rotors entlang der Längsrichtung des Rotors stets eine identische Führungslänge in den Schlitzen auf.
-
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
-
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.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
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.
-
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.
-
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Verdrängerpumpe in einer Draufsicht mit entferntem Deckel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
-
2 eine Längsschnittansicht der Verdrängerpumpe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
-
3 eine Längsschnittansicht der Verdrängerpumpe gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Verdrängerpumpe in einer Draufsicht mit entferntem Deckel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
Die Verdrängerpumpe 10 ist vorzugsweise als Flügelzellenpumpe ausgebildet. Alternativ kann die Verdrängerpumpe 10 beispielsweise als Pumpe einer anderen Bauart ausgebildet sein. Die Verdrängerpumpe 10 weist vorzugsweise eine Arbeitskammer 26 auf. Die Arbeitskammer 26 weist vorzugsweise eine Saugzone 28 und eine Druckzone 33 auf. Die Saugzone 28 der Arbeitskammer 26 ist vorzugsweise über eine saugseitige Stirnplattenöffnung 14a mit einem (in 1 nicht gezeigten) Sauganschluss verbunden und über diesen mit Druckmittel versorgbar.
-
Die Druckzone 33 der Arbeitskammer 26 ist vorzugsweise über eine druckseitige Stirnplattenöffnung 14b mit einem (in 1 nicht gezeigten) Druckanschluss verbunden, über welchen von der Verdrängerpumpe 10 Druckmittel an einen Verbraucher bereitstellbar ist.
-
Die Verdrängerpumpe 10 weist des Weiteren einen in ein Gehäuse 12 der Verdrängerpumpe 10 eingesetzten Rotor 24 auf, in welchem eine Mehrzahl von Hinterflügelkanälen bzw. Schlitzen 25 ausgebildet sind. In den Rotor 24 ist vorzugsweise eine Antriebswelle 22 eingefügt, wobei die Antriebswelle 22 mit dem Rotor 24 in dem Gehäuse 12 der Verdrängerpumpe 10 gelagert ist. In den Schlitzen 25 des Rotors 24 sind vorzugsweise jeweilige Flügel 32 angeordnet. Die Flügel 32 sind in den Schlitzen 25 verschieblich angeordnet und liegen bei einem Betrieb der Verdrängerpumpe 10 an einem Innendurchmesser des Kurvenrings 20 dichtend an. Die Verdrängerpumpe 10 weist überdies einen Kurvenring 20 auf. In einer Zeichenebene hinter dem Rotor 24 ist vorzugsweise eine Stirnplatte 13 der Verdrängerpumpe 10 angeordnet.
-
Die Verdrängerpumpe 10 ist vorzugsweise als eine Verstellpumpe ausgebildet. Der Kurvenring 20 ist hierbei relativ zu dem positionsfest angeordneten Rotor 24 in Radialrichtung des Rotors 24 verstellbar.
-
In einer Grundstellung des Kurvenrings 20 ist dieser in einem Außenring 21 gelagert, wobei ein an einem Innenumfang des Außenrings 21 angeordnetes Federelement 27 den Kurvenring 20 mit einer Federkraft beaufschlagt und diesen an eine dem Federelement 27 gegenüberliegende Seite des Außenrings 21 anlegt. Durch Einspritzen eines Steuerfluids kann der Kurvenring 20 gegen die Federkraft des Federelements 27 in Richtung des Federelements 27 bewegt und an einem federelementseitigen Innenumfang des Außenrings 21 angelegt werden.
-
Der Kurvenring 20 ist somit vorzugsweise relativ zum Außenring 21 derart verstellbar, dass ein Volumen V der Saugzone 28 der Arbeitskammer 26 in einer ersten Endposition S1 des Kurvenrings 20 maximal und in einer zweiten Endposition S2 des Kurvenrings 20 minimal ist.
-
2 zeigt eine Längsschnittansicht der Verdrängerpumpe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
Die Verdrängerpumpe 10 weist vorzugsweise ein Gehäuse 12 und einen Deckel 14 auf. Der Kurvenring 20 ist vorzugsweise in das Gehäuse 12 eingesetzt und die Antriebswelle 22 ist vorzugsweise mit dem Rotor 24 gelagert.
-
Die zwischen dem Kurvenring 20 und dem Rotor 24 gebildete Arbeitskammer 26 ist vorzugsweise in axialer Richtung durch den Deckel 14 und die Stirnplatte 13 begrenzt. Der Saugzone 28 der Arbeitskammer 26 ist eine Fluidströmung F vorzugsweise axial zuführbar. Der Rotor 24 weist vorzugsweise an einer ersten Stirnseite 24a einen ersten Durchmesser D1 und an einer zweiten Stirnseite 24b einen sich von dem ersten Durchmesser D1 unterscheidenden zweiten Durchmesser D2 auf.
-
Die erste Stirnseite 24a des Rotors 24 ist vorzugsweise benachbart zu der Stirnplatte 13 angeordnet. Die zweite Stirnseite 24b des Rotors 24 ist vorzugsweise benachbart zu dem Deckel 14 angeordnet. Die Fluidströmung F ist vorzugsweise über eine saugseitige Stirnplattenöffnung 14a der Saugzone 28 der Arbeitskammer 26 zuführbar. Die Fluidströmung F ist des Weiteren über eine druckseitige Stirnplattenöffnung 14b aus der Druckzone 33 der Arbeitskammer 26 abführbar.
-
Der erste Durchmesser D1 des Rotors 24 ist des Weiteren vorzugsweise geringer als der zweite Durchmesser D2 des Rotors 24. Der Rotor 24 ist in Axialrichtung vorzugsweise kegelstumpfförmig ausgebildet. Alternativ kann der Rotor 24 auch eine andere geeignete Form aufweisen, solange der erste Durchmesser D1 des Rotors 24 geringer als der zweite Durchmesser D2 des Rotors 24 ist. Der Kurvenring 20 ist vorzugsweise derart verstellbar, dass das Volumen V der im Bereich der saugseitigen Stirnplattenöffnung 14a und der druckseitigen Stirnplattenöffnung 14b angeordneten Arbeitskammer 26 in der ersten Endposition S1 des Kurvenrings 20 maximal und in der zweiten Endposition S2 des Kurvenrings 20 minimal ist. Das Volumen V der Arbeitskammer 26 ist vorzugsweise zwischen dem minimalen und dem maximalen Volumen V in Abhängigkeit von einer Position des Kurvenrings 20 relativ zum Rotor variierbar.
-
Ein radialer Abstand A1 des Rotors 24 zum Kurvenring 20 ist an der ersten Stirnseite 24a des Rotors 24 in der zweiten Endposition S2 des Kurvenrings 20 vorzugsweise kleiner oder gleich einer radialen Abmessung A2 der saugseitigen Stirnplattenöffnung 14a und der druckseitigen Stirnplattenöffnung 14b.
-
Der radialer Abstand A1 des Rotors 24 zum Kurvenring 20 ist an der ersten Stirnseite 24a des Rotors 24 in der (in 2 nicht gezeigten) ersten Endposition des Kurvenrings größer als die radiale Abmessung A2 der saugseitigen Stirnplattenöffnung 14a und der druckseitigen Stirnplattenöffnung 14b.
-
In den (in 2 nicht gezeigten) Schlitzen des Rotors 24 angeordnete Flügel 32 sind vorzugsweise rechteckig ausgebildet. Eine Führungslänge FL der Flügel 32 in den (in 2 nicht gezeigten) Schlitzen ist an der ersten Stirnseite 24a des Rotors 24 vorzugsweise geringer als an der zweiten Stirnseite 24b des Rotors 24.
-
3 zeigt eine Längsschnittansicht der Verdrängerpumpe gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
In den (in 3 nicht gezeigten) Schlitzen des Rotors 24 angeordnete Flügel 32 weisen vorzugsweise an einem zur ersten Stirnseite 24a des Rotors 24 benachbarten Abschnitt 32a eine erste radiale Abmessung R1 auf. Des Weiteren weisen die Flügel 32 an einem zur zweiten Stirnseite 24b des Rotors 24 benachbarten Abschnitt 32b eine sich von der ersten radialen Abmessung R1 unterscheidende zweite radiale Abmessung R2 auf. Die erste radiale Abmessung R1 ist vorzugsweise größer als die zweite radiale Abmessung R2. Somit verläuft eine Unterkante der Flügel 32 im Wesentlichen parallel zu einer in Umfangsrichtung des Rotors 24 ausgebildeten Oberfläche des Rotors 24. 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.
-
Beispielsweise ist eine Geometrie des Rotors an jeweilige bauliche Anforderungen der Verdrängerpumpe anpassbar, sofern der erste Durchmesser des Rotors geringer als der zweite Durchmesser des Rotors ist. Ein Kegelwinkel des kegelstumpfförmig ausgebildeten Rotors kann zudem je nach Geometrie, Bauteilfestigkeit, Flügelführungslänge und gefordertem hydraulischen Wirkungsgrad angepasst werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Verdrängerpumpe
- 12
- Gehäuse
- 13
- Stirnplatte
- 14
- Deckel
- 14a
- saugseitige Stirnplattenöffnung
- 14b
- druckseitige Stirnplattenöffnung
- 20
- Kurvenring
- 21
- Außenring
- 22
- Antriebswelle
- 24
- Rotor
- 24a
- erste Stirnseite des Rotors
- 24b
- zweite Stirnseite des Rotors
- 25
- Schlitz
- 26
- Arbeitskammer
- 27
- Federelement
- 28
- Saugzone
- 32
- Flügel
- 32a
- zur ersten Stirnseite des Rotors benachbarter Abschnitt
- 32b
- zur zweiten Stirnseite des Rotors benachbarter Abschnitt
- 33
- Druckzone
- A1
- radialer Abstand
- A2
- radiale Abmessung
- D1, D2
- Durchmesser
- F
- Fluidströmung
- FL
- Führungslänge
- R1, R2
- radiale Abmessung
- S1
- erste Endposition
- S2
- zweite Endposition
- V
- Volumen
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
