DE102016111770A1

DE102016111770A1 - Verdrängerpumpe, Verfahren zum Betreiben einer Verdrängerpumpe und Getriebe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016111770A1
Application number: DE102016111770.6A
Authority: DE
Inventors: Boris Schellhammer; Florian Pöhnlein; Ulrich Aldinger; Rainer Mayer; Michael Scheurer; Peter Friedrich; Reiner Mayer
Original assignee: Robert Bosch GmbH; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: Robert Bosch GmbH; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2017-12-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe (10), insbesondere eine Flügelzellenpumpe zur Förderung eines Fluides (F) für einen Verbraucher (6) eines Kraftfahrzeuges, wobei die Aussparung (30) der Stirnplatte (14) eine von einem saugöffnungsseitigen Endabschnitt (30a) der Aussparung (30) zu einem drucköffnungsseitigen Endabschnitt (30b) der Aussparung (30) abfallende Neigung aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben der Verdrängerpumpe (10). Die Erfindung betrifft überdies ein Getriebe (100) für ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe zur Förderung eines Fluides für einen Verbraucher eines Kraftfahrzeuges. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer Verdrängerpumpe, insbesondere einer Flügelzellenpumpe zur Förderung eines Fluides für einen Verbraucher eines Kraftfahrzeuges. Die Erfindung betrifft überdies ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug.
Stand der Technik
Das Hydraulikfluid strömt von einer Stirnplattenöffnung in der Förderzelle in eine Arbeitskammer ein und wird durch die Rotation des Läufers an einer weiteren druckseitigen Stirnplattenöffnung abgegeben. Eine Verstellpumpe hat aufgrund der Energieeinsparung keine Aufladung, wie z.B. Konstantpumpen, und muss somit die saugseitige Befüllung durch reine Saugarbeit erbringen. Ergänzend kann bei Pumpen mit hohem abzugebenden Volumenstrom die Zelle nicht vollständig befüllt werden und auch im Hydraulikfluid gebundene Gasanteile wirken einer optimalen Zellenbefüllung entgegen.
Kerben in der Steuergeometrie, druck- und saugseitig, von Pumpen gelten als bekannt. Üblicherweise weisen die Kerben einen spitzen Startpunkt auf und weiten sich zur jeweiligen Druck- oder Saugniere in ihrer Geometrie auf, wobei eine Breite und eine Tiefe den Öffnungsquerschnitt in die jeweilige Druck- oder Saugniere ergibt. Hiermit soll ein sanfter Druckverlauf dargestellt werden, d.h., es wird die Förderzelle, welche den Saugbereich abschneidet und Richtung Druckniere rotiert, in einem Zwischenbereich, in welchem die Druckniere noch nicht angeschlossen ist, durch geringes Rückströmen über die Kerbe in die geschlossene Zelle auf das Druckniveau am Druckausgang gehoben. Bei Pumpen mit hoher volumetrischer Anforderung kann ab einer gewissen Drehzahl, der Saugregeldrehzahl, die Förderzelle durch oben genannte Stirnplattenöffnung und aufgrund von im Hydraulikfluid gebundenen Gasanteilen nicht mehr ausreichend befüllt werden.
Somit kommt es zu einer Mangelbefüllung der Saugseite in der Pumpe und die Pumpe erreicht nicht die zu einer spezifischen Drehzahl definierte Mengenabgabe. Ebenso kommt es durch die hohe Winkelgeschwindigkeit, bedingt durch hohe Drehzahlen des Läufers zum Auslösen der im Hydraulikfluid gebundenen Gasanteile, was ein Kavitieren der Pumpe und damit verbundene Fluidstrahl- bzw. Mikrojetausbildungen bewirkt.
Diese Kavitation wirkt sich in Bauteilschädigungen durch diese Mikrojets sowie ein schlechteres akustisches Verhalten aus.
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. Eine der Stirnflächen ist mit einer Kerbe versehen, welche mit einem Anfangsteil der Pumpendrucköffnung in Verbindung steht und sich entgegen der Drehrichtung des Rotors in Richtung auf die Pumpensaugöffnung erstreckt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Verdrängerpumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe, dahingehend zu verbessern, dass Bauteilschädigungen durch Kavitation an der Pumpe vermieden und/oder in einen höheren Drehzahlbereich verlagert werden.
Die Aufgabe wird mit einer Verdrängerpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe mit einem Verfahren zum Betreiben einer Verdrängerpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Darüber hinaus wird die Aufgabe mit einem Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Verdrängerpumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe zur Förderung eines Fluides für einen Verbraucher eines Kraftfahrzeuges, mit einem einen Deckel und eine Stirnplatte aufweisenden Pumpengehäuse, 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 den Deckel und die Stirnplatte begrenzt ist, wobei die Arbeitskammer durch zwischen dem Rotor und dem Kurvenring angeordneten Flügelelementen in eine Mehrzahl von Förderkammern unterteilt ist, wobei die Stirnplatte zumindest eine Saugöffnung zum Zuführen des Fluides in die Förderkammern und zumindest eine Drucköffnung zum Abführen des Fluides aus den Förderkammern aufweist, und wobei die Stirnplatte eine zu der Drucköffnung benachbart angeordnete Aussparung aufweist, welche mit der Drucköffnung in Verbindung steht und sich entgegen einer Drehrichtung des Rotors in Richtung der Saugöffnung erstreckt, wobei die Aussparung der Stirnplatte eine von einem saugöffnungsseitigen Endabschnitt der Aussparung zu einem drucköffnungsseitigen Endabschnitt der Aussparung abfallende Neigung aufweist.
Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer Verdrängerpumpe. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines einen Deckel und eine Stirnplatte aufweisenden Pumpengehäuses, in das ein Kurvenring eingesetzt und eine Antriebswelle mit einem Rotor gelagert ist. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Bereitstellen einer zwischen dem Kurvenring und dem Rotor ausgebildeten Arbeitskammer, die in axialer Richtung durch den Deckel und die Stirnplatte begrenzt ist, wobei die Arbeitskammer durch zwischen dem Rotor und dem Kurvenring angeordneten Flügelelementen in eine Mehrzahl von Förderkammern unterteilt ist.
Das Verfahren umfasst überdies ein Bereitstellen der Stirnplatte mit zumindest einer Saugöffnung zum Zuführen des Fluides in die Förderkammern und zumindest einer Drucköffnung zum Abführen des Fluides aus den Förderkammern. Das Verfahren umfasst darüber hinaus ein Bereitstellen der Stirnplatte mit zumindest einer, zu einem Anfangsabschnitt der Drucköffnung benachbart angeordneten Aussparung, welche mit der Drucköffnung in Verbindung steht und sich entgegen einer Drehrichtung des Rotors in Richtung der Saugöffnung erstreckt. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Bereitstellen der Aussparung der Stirnplatte von einem saugöffnungsseitigen Endabschnitt der Aussparung zu einem drucköffnungsseitigen Endabschnitt der Aussparung mit einer abfallenden Neigung.
Die vorliegende Erfindung schafft überdies ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Verbraucher und einer Verdrängerpumpe zur Förderung eines Fluides für den zumindest einen Verbraucher des Getriebes.
Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, ein Rückströmverhalten in der Pumpe von der Druckseite der Pumpe in die, die Saugseite abschließende Förderzelle so zu gestalten, dass eine Strömung des rückströmenden Fluides, die, die Saugseite abschließende Zelle möglichst strömungsgünstig rückbefüllt und die Strömung so führt, dass ggf. auftretende Mikrojets nicht zu einer Schädigung von Bauteiloberflächen führen. Durch das Einbringen der mit einer abfallenden Neigung ausgebildeten Aussparung in der Stirnplatte wird somit die Kavitationsausprägung sowie das akustische Verhalten der Pumpe positiv beeinflusst.
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 Aussparung dazu ausgebildet ist, bei einem Überfahren der Aussparung durch eine der Mehrzahl von Förderkammern ein vorbestimmtes Volumen von Fluid pro Zeiteinheit von der Drucköffnung, in welcher ein erster Fluiddruck anliegt, in die zur Drucköffnung benachbart angeordnete Förderkammer, in welcher ein zweiter Fluiddruck anliegt, welcher geringer als der erste Fluiddruck ist, zu leiten. Somit kann vorzugsweise ein sanfter Druckverlauf von der Drucköffnung in die zur Drucköffnung benachbart angeordnete Förderkammer dargestellt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Geometrie der Aussparung derart ausgebildet ist, dass bei dem Überfahren der Aussparung durch eine der Mehrzahl von Förderkammern ein durch eine Implosion einer in der Förderkammer ausgebildeten Kavitationsblase entstehender Fluidstrahl steuerbar ist. Aufgrund der Steuerbarkeit des Fluidstrahls kann dieser in vorteilhafter Weise in einen Bereich gelenkt werden, in welchem Bauteilschädigungen der Pumpe vermieden werden können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der durch die Implosion der in der Förderkammer ausgebildeten Kavitationsblase entstehende Fluidstrahl durch die geometrische Ausbildung der Aussparung von Wandflächen der Stirnplatte, des Deckels, des Rotors und/oder des Kurvenrings ablenkbar ist. Somit kann der Fluidstrahl in vorteilhafter Weise derart abgelenkt werden, dass jeweilige Wandflächen der Stirnplatte, des Deckels, des Rotors und/oder des Kurvenrings vorzugsweise nicht beschädigt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Aussparung der Stirnplatte einen an eine Volumetrie der Verdrängerpumpe angepassten Querschnitt aufweist. Somit kann die Aussparung in vorteilhafter Weise in Abhängigkeit der volumetrischen Anforderung der Pumpe derart gestaltet werden, dass die Ausbildung von Fluidstrahlen effektiv vermieden bzw. daraus keine Bauteilschädigungen resultieren sowie das akustische Verhalten der Pumpe positiv beeinflusst wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Querschnitt der Aussparung zu benachbarten Wandflächen der Stirnplatte hin abgerundet ist. Das Abrunden des Querschnitts resultiert in vorteilhafter Weise in einem sanfteren Druckverlauf zwischen der Drucköffnung und der zur Drucköffnung benachbart angeordneten Förderkammer.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Breite der Aussparung am drucköffnungsseitigen Endabschnitt im Wesentlichen einer Breite der Drucköffnung entspricht, und wobei die Aussparung an ihrem saugöffnungsseitigen Endabschnitt konisch ausgebildet ist. Durch diese relativ breite, mit einer Neigung versehene Aussparung kann das Rückströmverhalten von der Druckseite der Pumpe in die, die Saugseite abschließende Förderzelle, d.h. die nicht vollständig mit Fluid befüllte Zelle, positiv beeinflusst werden, sodass die Förderzelle strömungsgünstig rückbefüllt werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Aussparung am saugöffnungsseitigen Endabschnitt der Aussparung mit einer Oberfläche der Stirnplatte bündig ist, wobei ein vom saugöffnungsseitigen Endabschnitt der Aussparung zum drucköffnungsseitigen Endabschnitt der Aussparung ausgebildeter Neigungswinkel der Aussparung zwischen 10° und 30°, vorzugsweise zwischen 10° und 45°, beträgt, und wobei eine Länge der Aussparung derart bemessen ist, dass eine Tiefe der Aussparung am drucköffnungsseitigen Endabschnitt der Aussparung zumindest die halbe Tiefe der Drucköffnung, vorzugsweise zumindest zwei Drittel der Tiefe der Drucköffnung, aufweist. Eine derartige Gestaltung der Aussparung bewirkt in vorteilhafter Weise eine vorteilhafte Geometrie der Aussparung, welche ein vorteilhaftes Rückströmverhalten von der Druckseite der Pumpe in die, die Saugseite abschließende Förderzelle ermöglicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Stirnplatte benachbart zum saugöffnungsseitigen Endabschnitt der Aussparung eine Kerbe aufweist, welche mit der Aussparung in Verbindung steht und sich entgegen einer Drehrichtung des Rotors in Richtung der Saugöffnung erstreckt, wobei die Kerbe einen geringeren Querschnitt als die Aussparung aufweist. Das Vorsehen der Aussparung in Kombination mit dem Vorsehen der Kerbe bewirkt den weiteren Vorteil, dass aufgrund des im Verhältnis zur Aussparung geringeren Querschnitts der Kerbe ein sanfterer Druckverlauf von der Drucköffnung zu der, zur Drucköffnung benachbarten Förderkammer darstellbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Aussparung bei einem Überfahren der Aussparung durch eine der Mehrzahl von Förderkammern ein vorbestimmtes Volumen von Fluid pro Zeiteinheit von der Drucköffnung, in welcher ein erster Fluiddruck anliegt, in die zur Drucköffnung benachbart angeordnete Förderkammer, in welcher ein zweiter Fluiddruck anliegt, welcher geringer als der erste Fluiddruck ist, leitet. Somit kann vorzugsweise ein sanfter Druckverlauf von der Drucköffnung in die zur Drucköffnung benachbart angeordnete Förderkammer dargestellt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Geometrie der Aussparung bei dem Überfahren der Aussparung durch eine der Mehrzahl von Förderkammern eine Ausbreitungsrichtung eines durch eine Implosion einer in der Förderkammer ausgebildeten Kavitationsblase entstehenden Fluidstrahls gesteuert wird. Aufgrund der Steuerbarkeit des Fluidstrahls kann dieser in vorteilhafter Weise in einen Bereich gelenkt werden, in welchem Bauteilschädigungen der Pumpe vermieden werden können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der durch die Implosion der in der Förderkammer ausgebildeten Kavitationsblase entstehende Fluidstrahl durch die geometrische Ausbildung der Aussparung von Wandflächen der Stirnplatte, des Deckels, des Rotors und/oder des Kurvenrings abgelenkt wird. Somit kann der Fluidstrahl in vorteilhafter Weise derart abgelenkt werden, dass jeweilige Wandflächen der Stirnplatte, des Deckels, des Rotors und/oder des Kurvenrings vorzugsweise nicht beschädigt werden.
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 Längsschnittansicht einer Verdrängerpumpe zur Förderung eines Fluides für einen Verbraucher eines Kraftfahrzeuges gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung der Verdrängerpumpe in einer Draufsicht mit entferntem Deckel gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
3a eine schematische Darstellung einer Stirnplatte der Verdrängerpumpe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
3b eine schematische Darstellung der Stirnplatte der Verdrängerpumpe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben der Verdrängerpumpe zur Förderung des Fluides für den Verbraucher des Kraftfahrzeuges gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
5 ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit der Verdrängerpumpe zur Förderung des Fluides für den Verbraucher gemäß der 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 Längsschnittansicht einer Verdrängerpumpe zur Förderung eines Fluides für einen Verbraucher eines Kraftfahrzeuges gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Verdrängerpumpe 10 weist ein Pumpengehäuse 18 auf. Das Pumpengehäuse 18 weist vorzugsweise einen Deckel 12 und eine Stirnplatte 14 auf. Alternativ kann die Pumpe zusätzlich eine weitere Steuerplatte aufweisen.
In das Pumpengehäuse 18 ist ein Kurvenring 20 eingesetzt. Innerhalb des Kurvenrings 20 ist ein Rotor 24 angeordnet, welcher mittels einer Antriebswelle 22 gelagert und durch ein Antriebsritzel 23 angetrieben wird. Zwischen dem Kurvenring 20 und dem Rotor 24 ist eine Arbeitskammer 26 ausgebildet. Die Arbeitskammer 26 ist in axialer Richtung vorzugsweise durch den Deckel 12 und die Stirnplatte 14 begrenzt. Alternativ kann die Arbeitskammer 26 beispielsweise durch die Stirnplatte 14 und eine deckelseitige Steuerplatte begrenzt sein.
Die Arbeitskammer 26 weist vorzugsweise eine Saugöffnung 26a zum Zuführen von Fluid in die Arbeitskammer 26 und eine Drucköffnung 26b zum Abführen von Fluid aus der Arbeitskammer 26 auf. Alternativ können beispielsweise zwei Arbeitskammern mit je einer Saugöffnung und einer Drucköffnung vorgesehen sein.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Verdrängerpumpe in einer Draufsicht mit entferntem Deckel gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Arbeitskammer 26 ist zwischen dem Rotor 24 und dem Kurvenring 20 angeordneten Flügelelementen 28 in eine Mehrzahl von Förderkammern 29a, 29b, 29c unterteilt. Die Stirnplatte 14 weist die Saugöffnung 26a zum Zuführen des Fluides in die Förderkammern 29a, 29b, 29c und die Drucköffnung 26b zum Abführen des Fluides F aus den Förderkammern 29a, 29b, 29c auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Verdrängerpumpe mit einer Arbeitskammer 26 versehen. Alternativ können beispielsweise zwei Arbeitskammern vorgesehen sein.
3a zeigt eine schematische Darstellung einer Stirnplatte der Verdrängerpumpe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Stirnplatte 14 weist eine zu der Drucköffnung 26b benachbart angeordnete Aussparung 30 auf. Die Aussparung 30 steht mit der Drucköffnung 26b in Verbindung und erstreckt sich entgegen einer Drehrichtung DR des (in 3a nicht gezeigten) Rotors in Richtung der Saugöffnung 26a.
Die Aussparung 30 der Stirnplatte 14 weist eine von einem saugöffnungsseitigen Endabschnitt 30a der Aussparung 30 zu einem drucköffnungsseitigen Endabschnitt 30b der Aussparung 30 abfallende Neigung auf.
Die Aussparung 30 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, bei einem Überfahren der Aussparung 30 durch eine der Mehrzahl von Förderkammern 29a, 29b, 29c ein vorbestimmtes Volumen von Fluid F pro Zeiteinheit von der Drucköffnung 26b, in welcher ein erster Fluiddruck P1 anliegt, in die zur Drucköffnung 26b benachbart angeordnete Förderkammer 29b, in welcher ein zweiter Fluiddruck P2 anliegt, welcher geringer als der erste Fluiddruck P1 ist, zu leiten. Die zu der Drucköffnung benachbart angeordnete Förderkammer 29b ist in der vorliegenden Darstellung gestrichelt dargestellt und exakt zwischen der Saugöffnung 26a und der Drucköffnung 26b positioniert.
Eine Geometrie der Aussparung 30 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass bei dem Überfahren der Aussparung 30 durch eine der Mehrzahl von Förderkammern 29b eine Ausbreitungsrichtung eines durch eine Implosion einer in der Förderkammer 29b ausgebildeten Kavitationsblase entstehenden Fluidstrahls steuerbar ist.
Der durch die Implosion der in der Förderkammer 29b ausgebildeten Kavitationsblase entstehende Fluidstrahl ist vorzugsweise durch die geometrische Ausbildung der Aussparung 30 von Wandflächen der Stirnplatte 14, des Deckels 12, des Rotors 24 und des Kurvenrings 20 ablenkbar. Alternativ kann beispielsweise eine Ablenkbarkeit des Fluidstrahls von einer oder mehreren Komponenten bestehend aus der Stirnplatte 14, des Deckels 12, des Rotors 24 und des Kurvenrings 20 gegeben sein.
Eine Breite B1 der Aussparung 30 am drucköffnungsseitigen Endabschnitt 30b entspricht vorzugsweise im Wesentlichen einer Breite B2 der Drucköffnung 26b. Die Aussparung 30 ist an ihrem saugöffnungsseitigen Endabschnitt 30a vorzugsweise konisch ausgebildet.
Die Stirnplatte 14 weist vorzugsweise benachbart zum saugöffnungsseitigen Endabschnitt 30a der Aussparung 30 eine Kerbe 31 auf. Die Kerbe 31 steht mit der Aussparung 30 in Verbindung und erstreckt sich entgegen der Drehrichtung DR des Rotors 24 in Richtung der Saugöffnung 26a, wobei die Kerbe 31 einen geringeren Querschnitt als die Aussparung 30 aufweist.
3b zeigt eine schematische Darstellung einer Stirnplatte der Verdrängerpumpe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Aussparung 30 der Stirnplatte 14 weist vorzugsweise einen an eine Volumetrie der Verdrängerpumpe 10 angepassten Querschnitt auf. Die Aussparung 30 ist vorzugsweise am saugöffnungsseitigen Endabschnitt 30a der Aussparung 30 mit einer Oberfläche der Stirnplatte 14 bündig. Ein vom saugöffnungsseitigen Endabschnitt 30a der Aussparung 30 zum drucköffnungsseitigen Endabschnitt 30b der Aussparung 30 ausgebildeter Neigungswinkel α der Aussparung 30 beträgt zwischen 10° und 30°, vorzugsweise zwischen 10° und 45°. Eine Länge L der Aussparung 30 ist vorzugsweise derart bemessen, dass eine Tiefe T der Aussparung 30 am drucköffnungsseitigen Endabschnitt 30b der Aussparung 30 zumindest die halbe Tiefe der Drucköffnung 26b aufweist. Alternativ kann die Tiefe T der Aussparung 30 am drucköffnungsseitigen Endabschnitt 30b der Aussparung 30 beispielsweise zumindest zwei Drittel der Tiefe der Drucköffnung 26b aufweisen.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben der Verdrängerpumpe zur Förderung des Fluides für den Verbraucher des Kraftfahrzeuges gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen S1 eines einen Deckel und eine Stirnplatte aufweisenden Pumpengehäuses, in das ein Kurvenring eingesetzt und eine Antriebswelle mit einem Rotor gelagert ist. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Bereitstellen S2 einer zwischen dem Kurvenring und dem Rotor ausgebildeten Arbeitskammer, die in axialer Richtung durch den Deckel und die Stirnplatte begrenzt ist, wobei die Arbeitskammer durch zwischen dem Rotor und dem Kurvenring angeordneten Flügelelementen in eine Mehrzahl von Förderkammern unterteilt ist.
Das Verfahren umfasst überdies ein Bereitstellen S3 der Stirnplatte mit zumindest einer Saugöffnung zum Zuführen des Fluides in die Förderkammern und zumindest einer Drucköffnung zum Abführen des Fluides aus den Förderkammern.
Das Verfahren umfasst darüber hinaus ein Bereitstellen S4 der Stirnplatte mit zumindest einer, zu einem Anfangsabschnitt der Drucköffnung benachbart angeordneten Aussparung, welche mit der Drucköffnung in Verbindung steht und sich entgegen einer Drehrichtung des Rotors in Richtung der Saugöffnung erstreckt. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Bereitstellen S5 der Aussparung der Stirnplatte von einem saugöffnungsseitigen Endabschnitt der Aussparung zu einem drucköffnungsseitigen Endabschnitt der Aussparung mit einer abfallenden Neigung.
Die Aussparung leitet vorzugsweise bei einem Überfahren der Aussparung durch eine der Mehrzahl von Förderkammern ein vorbestimmtes Volumen von Fluid pro Zeiteinheit von der Drucköffnung, in welcher ein erster Fluiddruck anliegt, in die zur Drucköffnung benachbart angeordnete Förderkammer, in welcher ein zweiter Fluiddruck anliegt, welcher geringer als der erste Fluiddruck ist.
Eine Geometrie der Aussparung wird vorzugsweise bei dem Überfahren der Aussparung durch eine der Mehrzahl von Förderkammern eine Ausbreitungsrichtung eines durch eine Implosion einer in der Förderkammer ausgebildeten Kavitationsblase entstehenden Fluidstrahls gesteuert.
Der durch die Implosion der in der Förderkammer ausgebildeten Kavitationsblase entstehende Fluidstrahl wird vorzugsweise durch die geometrische Ausbildung der Aussparung von Wandflächen der Stirnplatte, des Deckels, des Rotors und/oder des Kurvenrings abgelenkt.
5 zeigt ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit der Verdrängerpumpe zur Förderung des Fluides für den Verbraucher gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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 6.
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 können eine Form, Abmessung und/oder eine Geometrie der in die Stirnplatte eingebrachten Aussparung an jeweilige bauliche Anforderungen der Verdrängerpumpe angepasst werden.
Bezugszeichenliste

6: Verbraucher
10: Verdrängerpumpe
12: Deckel
14: Stirnplatte
18: Pumpengehäuse
20: Kurvenring
22: Antriebswelle
23: Antriebsritzel
24: Rotor
26: Arbeitskammer
26a: Saugöffnung
26b: Drucköffnung
28: Flügelelemente
29a, 29b, 29c: Förderkammern
30: Aussparung
30a: saugöffnungsseitiger Endabschnitt
30b: drucköffnungsseitiger Endabschnitt
31: Kerbe
100: Getriebe
B1, B2: Breite
DR: Drehrichtung
F: Fluid
L: Länge
P1: erster Fluiddruck
P2: zweiter Fluiddruck
T: Tiefe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007006716 A1 [0006]

Claims

Verdrängerpumpe (10), insbesondere Flügelzellenpumpe zur Förderung eines Fluides (F) für einen Verbraucher (6) eines Kraftfahrzeuges, mit einem einen Deckel (12) und eine Stirnplatte (14) aufweisenden Pumpengehäuse (18), in das ein Kurvenring (20) eingesetzt und eine Antriebswelle (22) mit einem Rotor (24) gelagert ist, wobei zwischen dem Kurvenring (20) und dem Rotor (24) eine Arbeitskammer (26) ausgebildet ist, die in axialer Richtung durch den Deckel (12) und die Stirnplatte (14) begrenzt ist, wobei die Arbeitskammer (26) durch zwischen dem Rotor (24) und dem Kurvenring (20) angeordneten Flügelelementen (28) in eine Mehrzahl von Förderkammern (29a, 29b, 29c) unterteilt ist, wobei die Stirnplatte (14) zumindest eine Saugöffnung (26a) zum Zuführen des Fluides (F) in die Förderkammern (29a, 29b, 29c) und zumindest eine Drucköffnung (26b) zum Abführen des Fluides (F) aus den Förderkammern (29a, 29b, 29c) aufweist, und wobei die Stirnplatte (14) eine zu der Drucköffnung (26b) benachbart angeordnete Aussparung (30) aufweist, welche mit der Drucköffnung (26b) in Verbindung steht und sich entgegen einer Drehrichtung (DR) des Rotors (24) in Richtung der Saugöffnung (26a) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (30) der Stirnplatte (14) eine von einem saugöffnungsseitigen Endabschnitt (30a) der Aussparung (30) zu einem drucköffnungsseitigen Endabschnitt (30b) der Aussparung (30) abfallende Neigung aufweist.
Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (30) dazu ausgebildet ist, bei einem Überfahren der Aussparung (30) durch eine der Mehrzahl von Förderkammern (29a, 29b, 29c) ein vorbestimmtes Volumen von Fluid (F) pro Zeiteinheit von der Drucköffnung (26b), in welcher ein erster Fluiddruck (P1) anliegt, in die zur Drucköffnung (26b) benachbart angeordnete Förderkammer (29b), in welcher ein zweiter Fluiddruck (P2) anliegt, welcher geringer als der erste Fluiddruck (P1) ist, zu leiten.
Verdrängerpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geometrie der Aussparung (30) derart ausgebildet ist, dass bei dem Überfahren der Aussparung (30) durch eine der Mehrzahl von Förderkammern (29b) eine Ausbreitungsrichtung eines durch eine Implosion einer in der Förderkammer (29b) ausgebildeten Kavitationsblase entstehenden Fluidstrahls steuerbar ist.
Verdrängerpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Implosion der in der Förderkammer (29b) ausgebildeten Kavitationsblase entstehende Fluidstrahl durch die geometrische Ausbildung der Aussparung (30) von Wandflächen der Stirnplatte (14), des Deckels (12), des Rotors (24) und/oder des Kurvenrings (20) ablenkbar ist.
Verdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (30) der Stirnplatte (14) einen an eine Volumetrie der Verdrängerpumpe (10) angepassten Querschnitt aufweist.
Verdrängerpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Aussparung (30) zu benachbarten Wandflächen der Stirnplatte (14) hin abgerundet ist.
Verdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (B1) der Aussparung (30) am drucköffnungsseitigen Endabschnitt (30b) im Wesentlichen einer Breite (B2) der Drucköffnung (26b) entspricht, und wobei die Aussparung (30) an ihrem saugöffnungsseitigen Endabschnitt (30a) konisch ausgebildet ist.
Verdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (30) am saugöffnungsseitigen Endabschnitt (30a) der Aussparung (30) mit einer Oberfläche der Stirnplatte (14) bündig ist, wobei ein vom saugöffnungsseitigen Endabschnitt (30a) der Aussparung (30) zum drucköffnungsseitigen Endabschnitt (30b) der Aussparung (30) ausgebildeter Neigungswinkel α der Aussparung (30) zwischen 10° und 30°, vorzugsweise zwischen 10° und 45° beträgt, und wobei eine Länge (L) der Aussparung (30) derart bemessen ist, dass eine Tiefe (T) der Aussparung (30) am drucköffnungsseitigen Endabschnitt (30b) der Aussparung (30) zumindest die halbe Tiefe der Drucköffnung (26b), vorzugsweise zumindest zwei Drittel der Tiefe der Drucköffnung (26b) aufweist.
Verdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnplatte (14) benachbart zum saugöffnungsseitigen Endabschnitt (30a) der Aussparung (30) eine Kerbe (31) aufweist, welche mit der Aussparung (30) in Verbindung steht und sich entgegen der Drehrichtung (DR) des Rotors (24) in Richtung der Saugöffnung (26a) erstreckt, wobei die Kerbe (31) einen geringeren Querschnitt als die Aussparung (30) aufweist.
Verfahren zum Betreiben einer Verdrängerpumpe (10), insbesondere einer Flügelzellenpumpe zur Förderung eines Fluides (F) für einen Verbraucher (6) eines Kraftfahrzeuges, mit den Schritten: Bereitstellen (S1) eines einen Deckel (12) und eine Stirnplatte (14) aufweisenden Pumpengehäuses (18), in das ein Kurvenring (20) eingesetzt und eine Antriebswelle (22) mit einem Rotor (24) gelagert ist; Bereitstellen (S2) einer zwischen dem Kurvenring (20) und dem Rotor (24) ausgebildeten Arbeitskammer (26), die in axialer Richtung durch den Deckel (12) und die Stirnplatte (14) begrenzt ist, wobei die Arbeitskammer (26) durch zwischen dem Rotor (24) und dem Kurvenring (20) angeordneten Flügelelementen in eine Mehrzahl von Förderkammern (29a, 29b, 29c) unterteilt ist; Bereitstellen (S3) der Stirnplatte (14) mit zumindest einer Saugöffnung (26a) zum Zuführen des Fluides (F) in die Förderkammern (29a, 29b, 29c) und zumindest einer Drucköffnung (26b) zum Abführen des Fluides (F) aus den Förderkammern (29a, 29b, 29c); Bereitstellen (S4) der Stirnplatte (14) mit zumindest einer, zu einem Anfangsabschnitt der Drucköffnung (26b) benachbart angeordneten Aussparung (30), welche mit der Drucköffnung (26b) in Verbindung steht und sich entgegen einer Drehrichtung (DR) des Rotors (24) in Richtung der Saugöffnung (26a) erstreckt; gekennzeichnet durch Bereitstellen (S5) der Aussparung (30) der Stirnplatte (14) von einem saugöffnungsseitigen Endabschnitt (30a) der Aussparung (30) zu einem drucköffnungsseitigen Endabschnitt (30b) der Aussparung (30) mit einer abfallenden Neigung.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (30) bei einem Überfahren der Aussparung (30) durch eine der Mehrzahl von Förderkammern (29a, 29b, 29c) ein vorbestimmtes Volumen von Fluid (F) pro Zeiteinheit von der Drucköffnung (26b), in welcher ein erster Fluiddruck (P1) anliegt, in die zur Drucköffnung (26b) benachbart angeordnete Förderkammer (29b), in welcher ein zweiter Fluiddruck (P2) anliegt, welcher geringer als der erste Fluiddruck (P1) ist, leitet.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geometrie der Aussparung (30) bei dem Überfahren der Aussparung (30) durch eine der Mehrzahl von Förderkammern (29b) eine Ausbreitungsrichtung eines durch eine Implosion einer in der Förderkammer (29b) ausgebildeten Kavitationsblase entstehenden Fluidstrahls steuert.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Implosion der in der Förderkammer (29b) ausgebildeten Kavitationsblase entstehende Fluidstrahl durch die geometrische Ausbildung der Aussparung (30) von Wandflächen der Stirnplatte (14), des Deckels (12), des Rotors (24) und/oder des Kurvenrings (20) abgelenkt wird.
Getriebe (100) für ein Kraftfahrzeug, mit: zumindest einem Verbraucher (6); und einer Verdrängerpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Förderung eines Fluides (F) für den zumindest einen Verbraucher (6) des Getriebes (100).
Getriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängerpumpe (10) durch eine Flügelzellenpumpe ausgebildet ist.