DE102016125904A1 - Gerotor pump and driveline hydraulic system - Google Patents
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Abstract
Gerotorpumpe (28) zum Pumpen von Fluid, insbesondere von Kraftfahrzeugantriebsstrangfluid, mit einem Pumpengehäuse (56), an dem ein Sauganschluss (32) und ein Druckanschluss (36) ausgebildet sind, mit einem Außenrotor (68), der in dem Pumpengehäuse (56) angeordnet ist, und mit einem Innenrotor (66), der verdrehbar in dem Außenrotor (68) angeordnet ist und mit dem Außenrotor (68) einen Saugbereich (70) bildet, in dem Fluid angesaugt wird und der mit dem Sauganschluss (32) verbunden ist, sowie einen Druckbereich (72) bildet, in dem das Fluid unter Druck gesetzt ist und der mit dem Druckanschluss (36) verbunden ist, wobei zwischen dem Druckbereich (72) und dem Saugbereich (70) eine toleranzbedingte Toleranzleckage (40) eingerichtet ist, die im Betrieb der Gerotorpumpe (28) zu einer temperaturabhängigen Toleranzleckageströmung führt, und wobei zwischen dem Druckbereich (72) und einem Niederdruckbereich (34) eine Zusatzleckage (42) eingerichtet ist, die im Betrieb der Gerotorpumpe (28) zu einer temperaturabhängigen Zusatzleckageströmung (S, S) führt.Dabei ist eine Temperaturabhängigkeit der Zusatzleckage (42) so eingerichtet ist, dass ein Verhältnis zwischen einer ersten Zusatzleckageströmung (S), die bei einem hohen ersten Druck (P) und bei einer Nenn-Betriebstemperatur (T) eingerichtet ist, und einer zweiten Zusatzleckageströmung (S), die bei der Hälfte des ersten Druckes (P) und bei der Nenn-Betriebstemperatur (T) eingerichtet ist, in einem Bereich von 1,15 bis 1,4 liegt.A gerotor pump (28) for pumping fluid, in particular automotive driveline fluid, comprising a pump housing (56) having a suction port (32) and a pressure port (36) formed thereon, having an outer rotor (68) mounted in the pump housing (56). and an inner rotor (66) rotatably disposed in the outer rotor (68) and forming with the outer rotor (68) a suction region (70) in which fluid is drawn and which is connected to the suction port (32) , and a pressure region (72), in which the fluid is pressurized and which is connected to the pressure port (36), wherein between the pressure region (72) and the suction region (70) a tolerance-based tolerance leakage (40) is set up, which leads to a temperature-dependent tolerance leakage flow during operation of the gerotor pump (28), and wherein an additional leakage (42) is set up between the pressure region (72) and a low-pressure region (34) which during operation of the gerotor pump ( 28) to a temperature-dependent additional leakage flow (S, S) leads.Dabei a temperature dependence of the additional leakage (42) is arranged so that a ratio between a first additional leakage flow (S), at a high first pressure (P) and at a nominal Operating temperature (T) is set, and a second additional leakage flow (S), which is set at half of the first pressure (P) and at the nominal operating temperature (T), in a range of 1.15 to 1.4 ,
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gerotorpumpe zum Pumpen von Fluid, insbesondere von Kraftfahrzeugantriebsstrangfluid, mit einem Pumpengehäuse, an dem ein Sauganschluss und ein Druckanschluss ausgebildet sind, mit einem Außenrotor, der in dem Pumpengehäuse angeordnet ist, und mit einem Innenrotor, der verdrehbar in dem Außenrotor angeordnet ist und mit dem Außenrotor einen Saugbereich bildet, in dem Fluid angesaugt wird und der mit dem Sauganschluss verbunden ist, sowie einen Druckbereich bildet, in dem das Fluid unter Druck gesetzt ist und der mit dem Druckanschluss verbunden ist, wobei zwischen dem Druckbereich und einem Niederdruck eine toleranzbedingte Toleranzleckage eingerichtet ist, die im Betrieb der Gerotorpumpe zu einer temperaturabhängigen Toleranzleckageströmung führt, und wobei zwischen dem Druckbereich und dem Niederdruck eine Zusatzleckage eingerichtet ist, die im Betrieb der Gerotorpumpe zu einer temperaturabhängigen Zusatzleckageströmung führt.The present invention relates to a gerotor pump for pumping fluid, in particular automotive driveline fluid, having a pump housing on which a suction port and a pressure port are formed, with an outer rotor disposed in the pump housing and an inner rotor rotatable in the outer rotor is arranged and with the outer rotor forms a suction region in which fluid is sucked and which is connected to the suction port, and forms a pressure region in which the fluid is pressurized and which is connected to the pressure port, wherein between the pressure range and a Low pressure tolerance tolerance leakage is set up, which leads to a temperature-dependent tolerance leakage flow during operation of the gerotor pump, and wherein between the pressure range and the low pressure an additional leakage is established, which leads to a temperature-dependent additional leakage flow during operation of the gerotor pump.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Hydraulikanordnung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem Niederdruckbereich, einem Akuator zum Betätigen einer Komponente des Kraftfahrzeugantriebsstranges, einer Gerotorpumpe sowie einem Elektromotor, der die Gerotorpumpe antreibt.Furthermore, the present invention relates to a hydraulic system for a motor vehicle drive train, with a low-pressure region, an actuator for actuating a component of the motor vehicle drive train, a gerotor pump and an electric motor that drives the gerotor pump.
Auf dem Gebiet der Hydraulikanordnungen für Kraftfahrzeugantriebssträge ist es bekannt, eine Komponente eines Antriebstranges, wie bspw. eine als Reibkupplung ausgebildete Anfahr- oder Trennkupplung, mittels eines sog. Pumpenaktuators zu betätigen.In the field of hydraulic arrangements for motor vehicle drive trains, it is known to actuate a component of a drive train, such as, for example, a starting or separating clutch designed as a friction clutch, by means of a so-called pump actuator.
Hierbei wird eine Pumpe mittels eines Elektromotors angetrieben. Ein Druckanschluss der Pumpe ist direkt, d.h. ohne Zwischenschaltung von Proportionalventilen, mit einem Betätigungszylinder zum Betätigen der Komponente verbunden. Der Druck an dem Druckanschluss wird gemessen. Der Druck kann durch Einstellen der Drehzahl des Elektromotors geregelt werden.In this case, a pump is driven by means of an electric motor. A pressure port of the pump is direct, i. without the interposition of proportional valves, connected to an actuating cylinder for actuating the component. The pressure at the pressure port is measured. The pressure can be regulated by adjusting the speed of the electric motor.
Zur Verbesserung des Regelverhaltens ist es bekannt, den Druckanschluss der Pumpe über eine Blende mit einem Niederdruckbereich zu verbinden. Die Blende kann eine Reihe von Funktionen haben. Zum einen kann eine passive Öffnungszeit gesichert werden, um im Fall eines Fehlers, der den Betrieb des elektrischen Motors verhindert, die Komponente in sehr kurzer Zeit öffnen zu können. Ferner kann die Blende die hydraulische Steifigkeit vermindern, so dass Druckoszillationen gedämpft werden können. Ferner können mittels der Blende kritische Pumpendruck-Oszillationsfrequenzen hin zu höheren Drücken und damit größtenteils aus einem sog. „Creep“-Bereich heraus verschoben werden. Schließlich kann mittels der Blende angesammelte Luft entweichen, bevor sie in den Aktuator der Komponente gelangt.To improve the control behavior, it is known to connect the pressure port of the pump via a diaphragm with a low pressure region. The iris can have a number of functions. On the one hand, a passive opening time can be ensured in order to be able to open the component in a very short time in the event of a fault which prevents the operation of the electric motor. Furthermore, the diaphragm can reduce the hydraulic rigidity, so that pressure oscillations can be damped. Furthermore, by means of the diaphragm, critical pump pressure oscillation frequencies can be shifted out to higher pressures and thus for the most part out of a so-called "creep" range. Finally, air collected through the baffle can escape before it enters the actuator of the component.
Eine derartige Blende kann einen festen Durchmesser haben, der bspw. in einem Bereich von 0,25 bis 2 mm liegen kann, insbesondere in einem Bereich von 0,5 mm bis 1 mm.Such a diaphragm may have a fixed diameter, which may for example be in a range of 0.25 to 2 mm, in particular in a range of 0.5 mm to 1 mm.
Ein den Wirkungsgrad einer solchen Pumpenanordnung verringernder Leckagestrom durch die Blende hindurch ist abhängig von dem Druck am Druckanschluss der Pumpe sowie von der Temperatur des Fluides. Bei hohen Drücken und hohen Temperaturen ergibt sich ein hoher Leckagestrom durch die Blende, was zu hohen Wirkungsgradverlusten in diesen Betriebsbereichen führt.A reducing the efficiency of such a pump assembly leakage current through the aperture is dependent on the pressure at the pressure port of the pump and the temperature of the fluid. At high pressures and high temperatures results in a high leakage current through the aperture, resulting in high efficiency losses in these operating ranges.
Es ist bekannt, in dem von dem Druckanschluss über die Blende zu dem Niederdruckbereich führenden Hydraulikleitungsabschnitt ein Wegeventil anzuordnen, mittels dessen die Leckage bei hohen Temperaturen reduziert oder abgeschaltet werden kann.It is known to arrange a directional control valve in the hydraulic line section leading from the pressure connection via the orifice to the low-pressure region, by means of which the leakage can be reduced or switched off at high temperatures.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Gerotorpumpe sowie eine verbesserte Hydraulikanordnung anzugeben.Against this background, it is an object of the invention to provide an improved gerotor pump and an improved hydraulic arrangement.
Die obige Aufgabe wird durch eine Gerotorpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei eine Temperaturabhängigkeit der Zusatzleckage so eingerichtet ist, dass eine Temperaturabhängigkeit der Zusatzleckage so eingerichtet ist, dass ein Verhältnis zwischen einer ersten Zusatzleckageströmung, die bei einem hohen ersten Druck und bei einer Nenn-Betriebstemperatur eingerichtet ist, und einer zweiten Zusatzleckageströmung, die bei der Hälfte des ersten Druckes und bei der Nenn-Betriebstemperatur eingerichtet ist, in einem Bereich von 1,15 bis 1,4 liegt.The above object is achieved by a gerotor pump with the features of
Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Hydraulikanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 13, wobei die Hydraulikanordnung eine erfindungsgemäße Gerotorpumpe aufweist, an deren Sauganschluss der Niederdruckbereich angeschlossen ist und an deren Druckanschluss der Aktuator direkt angeschlossen ist. Furthermore, the above object is achieved by a hydraulic arrangement with the features of claim 13, wherein the hydraulic arrangement comprises a gerotor pump according to the invention, at the suction port of the low pressure region is connected and is connected to the pressure port of the actuator directly.
Bei der erfindungsgemäßen Gerotorpumpe ist die Zusatzleckage in der Gerotorpumpe realisiert, also als interne Leckage eingerichtet. Die Zusatzleckageströmung ist in der Regel zusätzlich zu der Toleranzleckageströmung vorgesehen und ist eine gewollte Leckageströmung, im Gegensatz zu der Toleranzleckageströmung, bei der es sich tendenziell um eine ungewollte Leckageströmung handelt. Die Toleranzleckageströmung ergibt sich bspw. dadurch, dass im Bereich des Innenrotors und/oder des Außenrotors ein gewisses Axialspiel und/oder ein gewisses Kopfspiel vorgesehen ist.In the gerotor pump according to the invention, the additional leakage is realized in the gerotor pump, so set up as internal leakage. The additional leakage flow is usually provided in addition to the tolerance leakage flow and is a deliberate leakage flow, in contrast to the tolerance leakage flow, which tends to be an unwanted leakage flow. The tolerance leakage flow results, for example, from the fact that a certain axial clearance and / or a certain head play is provided in the region of the inner rotor and / or the outer rotor.
Die Zusatzleckage ist generell deutlich höher als die Toleranzleckage, insbesondere um einen Faktor von wenigstens zwei größer als die Toleranzleckage.The additional leakage is generally significantly higher than the tolerance leakage, in particular by a factor of at least two greater than the tolerance leakage.
Die Zusatzleckage wird bei der erfindungsgemäßen Gerotorpumpe hinsichtlich ihrer Temperaturabhängigkeit so beeinflusst, dass bei höheren Drücken im Vergleich zum Stand der Technik eine Zusatzleckage geringer ist. Bei niedrigen Drücken ist die Zusatzleckage vorzugsweise höher als im Stand der Technik.The additional leakage is influenced in the gerotor pump according to the invention in terms of their temperature dependence so that at higher pressures compared to the prior art additional leakage is lower. At low pressures, the additional leakage is preferably higher than in the prior art.
Als Referenz wird hierbei angesehen eine Hydraulikanordnung, bei der ein Druckanschluss einer Pumpe extern über eine feste Blende mit einem Niederdruckbereich wie einem Tank verbunden ist.Reference is hereby made to a hydraulic arrangement in which a pressure connection of a pump is externally connected via a fixed orifice to a low-pressure region, such as a tank.
Durch pumpeninterne Maßnahmen kann die Zusatzleckage so eingerichtet werden, dass bei höheren Drücken der Leckagestrom relativ zu einer solchen Referenz-Hydraulikanordnung geringer ist, so dass der Wirkungsgrad verbessert werden kann. Ferner ist es hierbei nicht notwendig, eine externe Blende vorzusehen, was den Montageaufwand verringert. Schließlich ist es auch nicht erforderlich, in dem Druckpfad ein Ventil vorzusehen, das die Leckage bei hohen Temperaturen reduziert oder abschaltet.By pump internal measures, the additional leakage can be set so that at higher pressures, the leakage flow is lower relative to such a reference hydraulic arrangement, so that the efficiency can be improved. Furthermore, it is not necessary to provide an external panel, which reduces the assembly effort. Finally, it is also not necessary to provide a valve in the pressure path which reduces or shuts off the leakage at high temperatures.
Durch die geringere Zusatzleckageströmung bei hohen Drücken kann erreicht werden, dass der Wirkungsgrad verbessert wird.Due to the lower additional leakage flow at high pressures can be achieved that the efficiency is improved.
Zum anderen kann die Temperaturabhängigkeit der Zusatzleckage vorzugsweise so beeinflusst werden, dass bei niedrigen Drücken die Zusatzleckage höher ist als bei der oben erwähnten Referenz-Hydraulikanordnung.On the other hand, the temperature dependence of the additional leakage can preferably be influenced so that at low pressures, the additional leakage is higher than in the above-mentioned reference hydraulic arrangement.
Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein Gesamtquerschnitt von einer Zusatzleckage innerhalb der Gerotorpumpe größer sein kann als ein Querschnitt einer Blende der oben genannten Referenz-Hydraulikanordnung.This can be achieved in that an overall cross section of an additional leakage within the gerotor pump can be greater than a cross section of an orifice of the above reference hydraulic arrangement.
Durch diese Maßnahme kann auch erreicht werden, dass in den kritischen unteren Druck- und Temperaturbereichen ein Vibrationsrisiko („Judder-Risiko“) aufgrund von Druckoszillationen verringert werden kann.By this measure can also be achieved that in the lower critical pressure and temperature ranges a risk of vibration ("Judder risk") can be reduced due to pressure oscillations.
Zudem kann erreicht werden, dass im Stillstand eine hinreichende Leckage vorhanden ist, um geforderte Selbstöffnungszeiten von Komponenten einzuhalten bzw. sicherzustellen, die mittels einer erfindungsgemäßen Hydraulikanordnung betätigt werden.In addition, it can be achieved that at standstill a sufficient leakage is present to comply with required self-opening times of components or ensure that are actuated by means of a hydraulic arrangement according to the invention.
Die Leckageströmungen führen von dem Druckbereich zu dem Niederdruckbereich, bei dem es sich um den Saugbereich oder einen anderen Teil der Gerotorpumpe handeln kann, wo ein niedriger Druck herrscht.The leakage flows lead from the pressure area to the low pressure area, which may be the suction area or another part of the gerotor pump where there is a low pressure.
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.The task is thus completely solved.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, ist die Zusatzleckage zumindest teilweise durch eine Mehrzahl von Rotorkanälen in dem Innenrotor eingerichtet, wobei die Rotorkanäle über den Umfang des Innenrotors verteilt angeordnet sind, derart, dass in jeder Relativposition von Innenrotor und Außenrotor wenigstens einer der Rotorkanäle den Druckbereich mit dem Niederdruckbereich verbindet.According to a preferred embodiment, which constitutes a separate invention in conjunction with the preamble of
Dies ermöglicht es, dass die Rotorkanäle im Wesentlichen keine zusätzlichen oder keine wesentlichen Druckpulsationen erzeugen.This allows the rotor channels to produce substantially no additional or no substantial pressure pulsations.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist dabei der Innenrotor eine Außenverzahnung mit einer Mehrzahl von Rotorzähnen und dazwischen liegenden Zahnlücken auf, wobei zumindest an jedem zweiten Rotorzahn und/oder zumindest an jeder zweiten Zahnlücke ein Rotorkanal ausgebildet ist.According to a further preferred embodiment, the inner rotor has an outer toothing with a plurality of rotor teeth and tooth spaces lying therebetween, wherein a rotor channel is formed at least on every second rotor tooth and / or at least every second tooth gap.
Die Rotorkanäle erstrecken sich in diesem Fall vorzugsweise radial.The rotor channels preferably extend radially in this case.
Durch diese Maßnahme kann eine relativ hohe Anzahl von Rotorkanälen vorgesehen sein, so dass Druckpulsationen weitgehend vermieden werden können.By this measure, a relatively large number of rotor channels can be provided, so that pressure pulsations can be largely avoided.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, erstrecken sich die Rotorkanäle sich jeweils von einer Zahnspitze eines zugeordneten Rotorzahns oder von einem Zahngrund einer zugeordneten Zahnlücke hin zu einem Innenumfang des Innenrotors.According to a further preferred embodiment, the rotor channels extend each from a tooth tip of an associated rotor tooth or from a tooth root of an associated tooth gap towards an inner circumference of the inner rotor.
Durch die Verbindung des Druckbereiches mit einem radial innenliegenden Abschnitt des Innenrotors kann aufgrund eines erwünschten Zentrifugaleffektes ein degressiver Leckageverlauf bei steigenden Drehzahlen erreicht werden.Due to the connection of the pressure region with a radially inner section of the inner rotor, due to a desired centrifugal effect, a degressive leakage curve can be achieved with increasing rotational speeds.
Der Innenumfang des Innenrotors ist bei dieser Ausführungsform vorzugsweise ein Niederdruckbereich und/oder mit dem Saugabschnitt verbunden.The inner circumference of the inner rotor is in this embodiment preferably a low pressure region and / or connected to the suction portion.
Mit anderen Worten ist der Innenumfangsabschnitt vorzugsweise mit einem Niederdruckbereich verbunden, aus dem Fluid nicht in die Pumpe angesaugt wird sondern in einen Tank zurückgeführt wird.In other words, the inner peripheral portion is preferably connected to a low-pressure region from which fluid is not sucked into the pump but is returned to a tank.
Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist die Zusatzleckage zumindest teilweise durch wenigstens einen Gehäusekanal in dem Gehäuse eingerichtet ist, wobei der Gehäusekanal den Druckbereich mit einem Niederdruckbereich verbindet.According to a further overall preferred embodiment, the additional leakage is at least partially established by at least one housing channel in the housing, wherein the housing channel connects the pressure region with a low pressure region.
Das Gehäuse kann vorzugsweise eine Bodenplatte, eine Zwischenplatte und eine Deckelplatte aufweisen. Die Zwischenplatte und die Bodenplatte können auch einstückig miteinander verbunden sein.The housing may preferably have a bottom plate, an intermediate plate and a cover plate. The intermediate plate and the bottom plate can also be integrally connected to each other.
Ferner wird die obige Aufgabe auch gelöst durch eine Gerotorpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, wobei die Zusatzleckage zumindest teilweise durch wenigstens einen Gehäusekanal in dem Gehäuse eingerichtet ist, wobei der Gehäusekanal den Druckbereich mit einem Niederdruckbereich verbindet, und zwar mit einem Außenumfang des Gehäuses. Durch diese Maßnahme kann ein erwünschter Zentrifugaleffekt erreicht werden, der zu einem degressiven Leckageverlauf bei steigender Drehzahl führen kann.Furthermore, the above object is also achieved by a gerotor pump with the features of the preamble of
Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn wenigstens ein Kanal der Rotorkanäle und/oder des Gehäusekanals, der den Druckbereich mit einem Niederdruckbereich verbindet, entlang der Strömungsrichtung wenigstens einen Turbulenzerzeugungsabschnitt aufweist.Overall, it is also advantageous if at least one channel of the rotor channels and / or of the housing channel, which connects the pressure region with a low-pressure region, has at least one turbulence generation section along the flow direction.
Leckageströmungen im Stand der Technik sind in der Regel im Wesentlichen laminare Strömungen, da im Betrieb der Gerotorpumpe aufgrund der Geometrien keine schlagartigen Veränderungen des Leckagequerschnittes auftreten. Diese laminaren Leckagen sind zusätzlich temperaturabhängig, dahingehend, dass die Leckagen auch ohne Druckerhöhung mit sinkender Viskosität ansteigen.Leakage flows in the prior art are generally laminar flows in the main, since no sudden changes in the leakage cross-section occur during operation of the gerotor pump due to the geometries. These laminar leaks are additionally temperature-dependent in that the leaks increase even with no increase in pressure with decreasing viscosity.
Durch die Maßnahme, den Kanal mit einem Turbulenzerzeugungsabschnitt auszustatten, kann diese Art von Temperaturabhängigkeit verringert werden.By providing the channel with a turbulence generating section, this type of temperature dependency can be reduced.
Die turbulente Strömung, die aufgrund des Turbulenzerzeugungsabschnittes in dem Kanal erzeugt wird, verringert einen negativen Zentrifugaleffekt. Folglich kann hierdurch eine progressive Zusatzleckage verhindert oder zumindest verringert werden.The turbulent flow generated due to the turbulence generating section in the duct reduces a negative centrifugal effect. Consequently, this can prevent or at least reduce progressive additional leakage.
Von besonderem Vorzug ist es dabei, wenn der Turbulenzerzeugungsabschnitt eine sprungartige Änderung eines Querschnittes des Kanals aufweist.It is particularly advantageous if the turbulence generating section has a sudden change in a cross section of the channel.
Hierdurch kann die gewünschte turbulente Strömung in dem Kanal erzeugt werden, um auf diese Weise einen unerwünschten Effekt einer progressiven Leckage zu verringern.Thereby, the desired turbulent flow in the channel can be generated, so as to reduce an undesirable effect of progressive leakage.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn der Kanal benachbart zu dem Druckbereich einen ersten Kanalabschnitt mit einem ersten Querschnitt aufweist und wenn der Kanal in Strömungsrichtung an den ersten Kanalabschnitt anschließend einen zweiten Kanalabschnitt aufweist, der einen zweiten Querschnitt hat, der kleiner ist als der erste Querschnitt.It is particularly advantageous if the channel adjacent to the pressure region has a first channel section with a first cross section and if the channel subsequently has a second channel section in the flow direction to the first channel section, which has a second cross section which is smaller than the first Cross-section.
Hierdurch kann eine sprungartige Querschnittsänderung realisiert werden.As a result, an abrupt change in cross section can be realized.
Das Verhältnis der Querschnitte bzw. der Querschnittsflächen von erstem Querschnitt zu zweiten Querschnitt liegt vorzugsweise in einem Bereich von 10:1 bis 1,5:1, insbesondere in einem Bereich von 5:1 bis 2:1.The ratio of the cross sections or the cross sectional areas of the first cross section to the second cross section is preferably in a range of 10: 1 to 1.5: 1, in particular in a range of 5: 1 to 2: 1.
Der zweite Kanalabschnitt definiert dabei den effektiven Leckagequerschnitt.The second channel section defines the effective leakage cross section.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein Kanal der Rotorkanäle und/oder des Gehäusekanals, der den Druckbereich mit einem Niederdruckbereich verbindet, durch eine Oberflächennut gebildet ist, die zu einem benachbarten und sich im Betrieb relativ verdrehenden Pumpenbestandteil hin offen ist.Furthermore, it is advantageous if at least one channel of the rotor channels and / or of the housing channel, which connects the pressure region to a low-pressure region, is formed by a surface groove, which is open to an adjacent and in operation relatively twisting pump component.
Auf diese Weise kann der Kanal auf konstruktiv einfache Weise realisiert werden. Insbesondere kann wenigstens ein Gehäuseabschnitt, in dem der Gehäusekanal angeordnet ist, und/oder der Innenrotor, in dem die Rotorkanäle angeordnet sind, als Sinterteil ausgebildet sein. Hierbei können die Kanäle in Form der Oberflächennut ohne erhöhten Bearbeitungs- oder Materialaufwand hergestellt werden.In this way, the channel can be realized in a structurally simple manner. In particular, at least one housing section, in which the housing channel is arranged, and / or the inner rotor, in which the rotor channels are arranged, may be formed as a sintered part. Here, the channels can be made in the form of surface groove without increased processing or material costs.
Ferner ist es hierbei vorteilhaft, wenn ein Querschnitt der Oberflächennut zumindest abschnittsweise so ausgebildet ist, dass ein Verhältnis einer Tiefe der Oberflächennut zu einer Breite der Oberflächennut in einem Bereich von 0,05 bis 0,5 liegt.Furthermore, it is advantageous in this case if a cross-section of the surface groove at least is sectionally formed so that a ratio of a depth of the surface groove to a width of the surface groove is in a range of 0.05 to 0.5.
Das Verhältnis von Tiefe zu Breite kann insbesondere in einem Verhältnis von 0,07 bis 0,3 liegen, und vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 0,15.The ratio of depth to width may be in particular in a ratio of 0.07 to 0.3, and preferably in a range of 0.1 to 0.15.
Die Breite wird dabei in einer Richtung quer zu der Strömungsrichtung in der Oberflächennut gemessen.The width is measured in a direction transverse to the flow direction in the surface groove.
Eine Querschnittsform der Oberflächennut kann dabei generell polygonal sein, insbesondere rechteckförmig, ist jedoch vorzugsweise linsenförmig oder kreissegmentförmig.A cross-sectional shape of the surface groove can generally be polygonal, in particular rectangular, but is preferably lenticular or circular segment-shaped.
Die Oberflächennut erstreckt sich vorzugsweise im Wesentlichen entlang einer Achse, die quer verläuft zu einer Relativbewegung zwischen dem Pumpenbestandteil, in dem der Kanal bzw. die Oberflächennut ausgebildet ist, und einem benachbarten und sich relativ hierzu verdrehenden Pumpenbestandteil.The surface groove preferably extends substantially along an axis that is transverse to a relative movement between the pump component in which the channel or surface groove is formed and an adjacent and relatively rotatable pump component.
Folglich ergibt sich durch eine relativ flache Oberflächennut an einer mitgeschleppten Grenzschicht eine Querströmung in Relativbewegungsrichtung. Eine derartige Querströmung kann die Leckage bzw. eine Leckageerhöhung mit zunehmender Umfangsgeschwindigkeit und folglich mit zunehmendem Druck reduzieren. Auch diese Maßnahme kann folglich zu einem degressiveren Leckageverlauf führen.Consequently, a transverse flow in the relative direction of movement results due to a relatively flat surface groove on an entrained boundary layer. Such a cross-flow can reduce the leakage or a leakage increase with increasing peripheral speed and consequently with increasing pressure. This measure can consequently lead to a degressive leakage course.
Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn wenigstens ein erster Oberflächenabschnitt des Gehäuses, des Außenrotors und/oder des Innenrotors hin zu einem zweiten Oberflächenabschnitt eines anderen Pumpenbestandteiles von Gehäuse, von Innenrotor und von Außenrotor weist, wobei der erste Oberflächenabschnitt und/oder der zweite Oberflächenabschnitt mit einer Mehrzahl von verteilt angeordneten Vertiefungen nach der Art einer Golfballoberfläche ausgebildet ist.Further, it is generally advantageous if at least a first surface portion of the housing, the outer rotor and / or the inner rotor towards a second surface portion of another pumping component of housing, inner rotor and outer rotor, wherein the first surface portion and / or the second surface portion with a plurality of distributed recesses formed in the manner of a Golfballoberfläche.
Die Vertiefungen können im Querschnitt insbesondere kreissegmentförmig sein.The recesses may be in particular a circular segment in cross section.
Die Vertiefungen können über den Oberflächenabschnitt gleichmäßig verteilt angeordnet sein.The depressions can be arranged evenly distributed over the surface portion.
Die durch den golfballartigen Oberflächenabschnitt erzeugte Oberflächenstruktur kann einen weiteren degressiven Effekt hinsichtlich des Leckageverlaufes hervorrufen. Die durch die Vertiefungen hervorgerufenen Verwirbelungen können dabei lokal turbulente Strömungsanteile erzeugen.The surface structure generated by the golf ball-like surface portion may cause a further degressive effect on the leak history. The turbulence caused by the recesses can generate locally turbulent flow components.
Generell ist es möglich, Kanäle bzw. Nuten in dem Gehäuse, in dem Innenrotor (auf beiden axialen Seiten möglich) und/oder an einem Deckel des Gehäuses zu kombinieren, um eine gewünschte Charakteristik zu erreichen.In general, it is possible to combine channels or grooves in the housing, in the inner rotor (possible on both axial sides) and / or on a cover of the housing in order to achieve a desired characteristic.
Die Summe von aktiven bzw. wirksamen Nutquerschnitten kann größer sein als ein Blendenquerschnitt in einer Referenz-Hydraulikanordnung der oben beschriebenen Art.The sum of active or effective groove cross sections may be greater than a diaphragm cross section in a reference hydraulic arrangement of the type described above.
Insgesamt kann folglich die Temperaturabhängigkeit der Zusatzleckage durch speziell gestaltete Nuten, insbesondere Oberflächennuten erreicht werden, die sich vom Druckbereich der Pumpe hin zum Niederdruckbereich erstrecken.Overall, therefore, the temperature dependence of the additional leakage can be achieved by specially designed grooves, in particular surface grooves extending from the pressure range of the pump to the low pressure region.
Kanäle bzw. Nuten an dem Gehäuse führen vorzugsweise nicht zu solchen Zentrifugaleffekten, die einen progressiven Leckageverlauf bei steigender Drehzahl hervorrufen.Channels or grooves on the housing preferably do not lead to such centrifugal effects that cause a progressive leakage curve with increasing speed.
Insgesamt kann sich eine Verbesserung der Effizienz der Hydraulikanordnung und der Gerotorpumpe ergeben, so dass eine Stromaufnahme verringert werden kann. Ein Einsatzbereich in höheren Drehmomentklassen wird ermöglicht.Overall, an improvement in the efficiency of the hydraulic system and gerotor pump can result, so that a power consumption can be reduced. An area of application in higher torque classes is made possible.
Die gegenüber der Referenz-Hydraulikanordnung mögliche Erhöhung des Leckagequerschnittes kann Schwingungseffekte in den kritischen unteren bis mittleren Drehzahlen des Elektromotors verringern.The possible increase in the leakage cross-section relative to the reference hydraulic arrangement can reduce vibration effects in the critical low to medium rotational speeds of the electric motor.
Die Nuten können ohne mechanische Bearbeitung in Sinterteile der Gerotorpumpe integriert werden. Die Leckage über die Nuten in der Pumpe ermöglicht den Entfall einer externen Blende und damit einen Stückkostenvorteil.The grooves can be integrated into the sintered parts of the gerotor pump without mechanical processing. The leakage through the grooves in the pump eliminates the need for an external panel and thus a unit cost advantage.
Gegebenenfalls ist es vorteilhaft, wenn eine Feinfilterung verlegt wird, von einer Druckseite auf eine Saugseite oder umgekehrt.Optionally, it is advantageous if a fine filtration is laid, from a pressure side to a suction side or vice versa.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugantriebsstranges mit einer Ausführungsform einer Hydraulikanordnung; -
1a ein Diagramm von Druck über Zusatzleckageströmung für eine Referenz-Hydraulikanordnung bei unterschiedlichen Temperaturen und für eine erfindungsgemäße Hydraulikanordnung; -
2 eine schematische Längsschnittansicht durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gerotorpumpe; -
3 eine Querschnittsansicht durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gerotorpumpe; -
4 eine vergrößerte schematische Draufsicht auf einen Kanal einer Gerotorpumpe, der für eine Zusatzleckage verwendbar ist; -
5 eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie V-V der3 ; -
6 eine schematische Längsschnittansicht durch einander gegenüberliegende Oberflächenabschnitte von Pumpenbestandteilen; -
7 eine Draufsicht auf eine Bodenplatte einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gerotorpumpe; -
8 eine Detailansicht VIII der7 ; und -
9 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie IX-IX der8 .
-
1 a schematic representation of a motor vehicle drive train with an embodiment of a hydraulic system; -
1a a diagram of pressure over additional leakage flow for a reference Hydraulic arrangement at different temperatures and for a hydraulic arrangement according to the invention; -
2 a schematic longitudinal sectional view through an embodiment of a gerotor pump according to the invention; -
3 a cross-sectional view through an embodiment of a gerotor pump according to the invention; -
4 an enlarged schematic plan view of a channel of a gerotor pump, which is used for additional leakage; -
5 a schematic cross-sectional view along the line VV of3 ; -
6 a schematic longitudinal sectional view through opposing surface portions of pump components; -
7 a plan view of a bottom plate of an embodiment of a gerotor pump according to the invention; -
8th a detailed view of the VIII7 ; and -
9 a schematic sectional view taken along the line IX-IX of8th ,
In
Der Antriebsstrang
Der Antriebsstrang
Ein hydraulischer Anschluss des Aktuators
Der Druckanschluss
Eine nicht näher dargestellte Steuereinrichtung erfasst den Druck P an dem Druckanschluss
In
Ferner weist die Gerotorpumpe
Die Temperaturabhängigkeit ergibt sich zum einen durch die temperaturabhängige Veränderung einer Viskosität des Fluides, bei dem es sich typischerweise um ein Öl, insbesondere ein ATF-Öl handeln kann.The temperature dependence results, on the one hand, from the temperature-dependent change in a viscosity of the fluid, which may typically be an oil, in particular an ATF oil.
Die Zusatzleckage
Die Temperaturabhängigkeit der Zusatzleckage ist dabei in der Gerotorpumpe so eingerichtet, dass ein Verhältnis zwischen einer ersten Zusatzleckageströmung, die bei einem hohen ersten Druck und bei einer Nenn-Betriebstemperatur (von bspw. 90 °C) eingerichtet ist, und einer zweiten Zusatzleckageströmung, die bei der Hälfte des ersten Druckes und bei der Nenn-Betriebstemperatur eingerichtet ist, in einem Bereich von 1,15 bis 1,4 liegt.The temperature dependence of the additional leakage is set up in the gerotor pump in such a way that a ratio between a first additional leakage flow, which is set at a high first pressure and at a nominal operating temperature (of, for example, 90 ° C.), and a second additional leakage flow, at half of the first pressure and at the rated operating temperature is set within a range of 1.15 to 1.4.
Diese Ausgestaltung ist beispielhaft in
Bei C ist nun eine Kurve gezeigt, die sich aufgrund der erfindungsgemäßen Temperaturabhängigkeit der Zusatzleckage
Die Kurve C zeichnet sich dadurch aus, dass sie für eine Nenn-Betriebstemperatur T1 von 90 °C gemessen ist. Es ist zu erkennen, dass bei einem Druck P1 von bspw. 10 bar sich eine Zusatzleckageströmung S1 ergibt, die bspw. 0,83 l/min betragen kann.The curve C is characterized in that it is measured for a nominal operating temperature T 1 of 90 ° C. It can be seen that at a pressure P 1 of, for example, 10 bar results in an additional leakage flow S 1 , which may be, for example, 0.83 l / min.
Bei der Hälfte des ersten Druckes P1, also bei einem Druck P2 von bspw. 5 bar ergibt sich eine Zusatzleckageströmung S2, die bspw. 0,65 l/min beträgt. Das Verhältnis von S1 zu S2 beträgt in diesem Fall etwa 1,28.At half of the first pressure P 1 , that is, at a pressure P 2 of, for example, 5 bar results in a Zusatzleckageströmung S 2 , which is, for example, 0.65 l / min. The ratio of S 1 to S 2 in this case is about 1.28.
Bei der Kurve A der Referenz-Hydraulikanordnung beträgt dieses Verhältnis in der Regel 1,45 oder mehr.In the curve A of the reference hydraulic system, this ratio is usually 1.45 or more.
In
Bei
Die Einrichtung der Zusatzleckageströmung so, dass sich die oben genannte Temperaturabhängigkeit ergibt und die Kennlinie C gegenüber der Referenz-Kennlinie A degressiver ist, ergibt sich vorzugsweise durch speziell gestaltete Kanäle, die sich von einem Druckbereich der Pumpe hin zu einem Niederdruckbereich erstrecken, bspw. von einem Druckbereich nach außen. Die Summe der Querschnitte dieser speziell gestalteten Kanäle oder Nuten kann größer sein als ein Querschnitt einer Blende einer Referenz-Hydraulikanordnung.The establishment of the additional leakage flow so that the above-mentioned temperature dependence results and the characteristic curve C with respect to the reference characteristic A is degressive, preferably results from specially designed channels extending from a pressure range of the pump to a low pressure region, for example a pressure range to the outside. The sum of the cross sections of these specially designed channels or grooves may be greater than a cross section of a diaphragm of a reference hydraulic arrangement.
Ein solcher Kanal ist vorzugsweise als Nut an einer Gehäuseplatte angeordnet. Hier sind keine Zentrifugalkräfte zu erwarten, die zu der progressiven Kennlinie A beitragen könnten.Such a channel is preferably arranged as a groove on a housing plate. Here no centrifugal forces are expected, which could contribute to the progressive characteristic A.
Ferner kann ein erwünschter degressiver Leckageverlauf C bei steigender Drehzahl auch durch einen erwünschten Zentrifugaleffekt erreicht werden, wobei wenigstens eine Nut an einem Innenrotor der Gerotorpumpe
Spezielle Ausführungsformen einer solchen Gerotorpumpe sind nachfolgend beschrieben. Die nachfolgend beschriebenen Gerotorpumpen entsprechen generell hinsichtlich Aufbau und Funktion der Gerotorpumpe der
Die Gerotorpumpe
Eine Motorwelle
In der Ausnehmung der Gehäuseplatte
Die Gehäuseplatte
Die Gerotorpumpe
Bei der Gerotorpumpe
Ferner ist in
Die Rotorkanäle
Bei
Die Kanäle
In
An dem Übergang von dem ersten Kanalabschnitt
Die Strömung innerhalb des Rotorkanals
Durch die Vertiefungen ergeben sich in diesem Grenzbereich zwischen den Oberflächenabschnitten
In den
Derartige Gehäusenuten können bspw. auch zwischen der Rotoranordnung und dem Gehäusedeckel
In
Es ist zu erkennen, dass der hier beispielhaft gezeigte Gehäusekanal
Dadurch, dass der Kanal relativ flach ist und ein Verhältnis von Tiefe T zu Breite B aufweist, das in einem Bereich von 0,05 bis 0,5 liegt, insbesondere in einem Bereich von 0,07 bis 0,3 und vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 0,15, ergibt sich in dem Grenzbereich zu dem benachbarten Außenrotor
Es versteht sich, dass die Form des Gehäusekanals
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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