DE102018202276A1

DE102018202276A1 - Flüssigkeitspumpe mit Vibrationsdämpfungselement

Info

Publication number: DE102018202276A1
Application number: DE102018202276.3A
Authority: DE
Inventors: Florian Deibel; Thorsten Schäfer; Albert J. Böcker
Original assignee: TI Automotive Technology Center GmbH
Current assignee: TI Automotive Technology Center GmbH
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2018-02-14
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2038-02-15
Also published as: DE102018202276B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Flüssigkeitspumpe mit
- einem Einlass zum Zuführen einer Flüssigkeit zur Flüssigkeitspumpe,
- einem Auslass zum Ausgeben einer Flüssigkeit aus der Flüssigkeitspumpe,
- einem Motor mit einer Welle (12), die um eine Rotationsachse rotierbar ist,
- einem Flügelrad (14) zum Pumpen der Flüssigkeit vom Einlass zum Auslass,
wobei das Flügelrad (14) in seiner Mitte eine Ausnehmung (16) aufweist, wobei ein Querschnitt der Welle (12) eine Kreissegmentform aufweist in dem Abschnitt, in dem die Welle (12) mit dem Flügelrad (14) verbunden ist, wobei dieser kreissegmentförmige Abschnitt der Welle (12) in die Ausnehmung (16) des Flügelrads (14) formschlüssig eingeführt ist, so dass die Rotation der Welle (12) an das Flügelrad (14) weitergegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teil der Ausnehmung (16) des Flügelrads (14) einen Abstand zu dem linearen Abschnitt (12a) des kreissegmentförmigen Abschnitts der Welle (12) aufweist, wobei durch diesen Abstand ein Freiraum (18) entsteht, in dem ein Vibrationsdämpfungselement (20) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe mit Vibrationsdämpfungselement.
Aus US 2014/0212272 A1 ist eine Flüssigkeitspumpe bekannt, bei der Vibrationsdämpfungselemente in radialer Richtung im Flügelrad verlaufen. Durch solche Vibrationsdämpfungselemente soll eine mechanische Entkopplung zwischen der Abtriebswelle des Elektromotors, der die Pumpe antreibt, und dem Flügelrad erfolgen, so dass die Laufruhe der Pumpe verbessert werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flüssigkeitspumpe mit einem Vibrationsdämpfungselement bereitzustellen, die einen vereinfachten Aufbau aufweist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe weist einen Einlass zum Zuführen einer Flüssigkeit zur Flüssigkeitspumpe auf. Hierbei kann es sich insbesondere um Kraftstoff handeln, so dass die Flüssigkeitspumpe eine Kraftstoffpumpe ist, die in ein Kraftfahrzeug eingebaut wird. Die Flüssigkeitspumpe weist ferner einen Auslass zum Ausgeben einer Flüssigkeit aus der Flüssigkeitspumpe auf.
Ferner ist ein Motor mit einer Welle vorgesehen, die um eine Rotationsachse rotierbar ist. Hierbei handelt es sich üblicherweise um einen Elektromotor. Ferner weist die Flüssigkeitspumpe ein Flügelrad zum Pumpen der Flüssigkeit vom Einlass zum Auslass auf. Das Flügelrad kann beispielsweise zylindrisch ausgestaltet sein und entlang seines Umfangs oder an mindestens einer seiner Grundflächen Flügel oder Schaufeln zum Fördern der Flüssigkeit aufweisen. Das Flügelrad weist in seiner Mitte eine Ausnehmung auf, wobei ein Querschnitt der Welle eine rotationsunsymmetrische Form, insbesondere eine Kreissegmentform in dem Abschnitt aufweist, in dem die Welle mit dem Flügelrad verbunden ist. Dieser rotationsunsymmetrische Abschnitt der Welle ist in die Ausnehmung des Flügelrads formschlüssig eingeführt, so dass die Rotation der Welle an das Flügelrad weitergegeben wird.
Bis zu diesem Punkt weist die erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe Merkmale auf, die aus Flüssigkeitspumpen gemäß dem Stand der Technik bekannt sind.
Erfindungsgemäß weist ein erster Teil der Ausnehmung des Flügelrads einen Abstand zu dem linearen Abschnitt des rotationsunsymmetrischen Abschnitts der Welle auf. Durch diesen Abstand entsteht ein Freiraum, in dem ein Vibrationsdämpfungselement angeordnet ist.
Hierdurch ist ein besonders einfacher Aufbau des Flügelrads ermöglicht, da lediglich die Ausnehmung des Flügelrads in der der rotationsunsymmetrische Abschnitt der Welle formschlüssig aufgenommen ist, etwas vergrößert werden muss, um den nötigen Freiraum zur Aufnahme des Vibrationsdämpfungselements bereitzustellen. Eine darüberhinausgehende Anpassung des Flügelrads an sich ist nicht notwendig. In allen Ausführungsformen der Erfindung kann der genannte rotationsunsymmetrische Abschnitt der Welle eine Kreissegmentform aufweisen oder jede weitere rotationssymmetrische Form. Beispielsweise kann er sternförmig ausgebildet sein, in Form eines Mehrecks oder ähnliches. Wichtig ist lediglich, dass durch die rotationsunsymmetrische Form die Übertragung eines Drehmoments von der Welle auf das Laufrad ermöglicht wird.
Es ist bevorzugt, dass die Ausnehmung des Flügelrads einen kreissegmentförmigen Anschnitt und benachbart zu dem linearen Abschnitt dieses kreissegmentförmigen Abschnitts einen vergrößerten Abschnitt aufweist, durch den ein größerer Freiraum zum linearen Abschnitt des kreissegmentförmigen Abschnitts der Welle geschaffen wird, als durch den Abstand zwischen dem kreisförmigen Abschnitt des kreissegmentförmigen Abschnitts der Welle und dem kreisförmigen Abschnitt der Ausnehmung des Flügelrads entsteht. Der kreissegmentförmige Abschnitt der Welle muss einen geringfügig kleineren Durchmesser aufweisen als der kreissegmentförmige Abschnitt der Ausnehmung des Flügelrads, um in diesem aufgenommen werden zu können. Hierdurch entsteht ein sehr kleiner Freiraum, der zur Aufnahme eines Vibrationsdämpfungselements nicht geeignet ist, da praktisch der äußere Rand des kreissegmentförmigen Abschnitts der Welle unmittelbar am inneren Rand des kreissegmentförmigen Abschnitts der Ausnehmung des Flügelrads anliegt. Im Gegensatz hierzu wird durch den beschriebenen vergrößerten Abschnitt der Ausnehmung des Flügelrads ein größerer Freiraum bis zum linearen Abschnitt des kreissegmentförmigen Abschnitts der Welle geschaffen, der zur Aufnahme eines Vibrationsdämpfungselements geeignet ist. Dieser Freiraum kann eine längliche Form aufweisen. Länglich in diesem Zusammenhang bedeutet, dass seine Erstreckung in einer ersten Richtung größer ist als seine Erstreckung in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung. Beispielsweise kann dieser Freiraum eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweisen, wobei insbesondere eine Seite des Rechtecks, nämlich bevorzugt eine der längeren Seiten, einen gekrümmten Verlauf aufweist, während die drei anderen Seiten einen im Wesentlichen geraden Verlauf aufweisen. Selbiges kann für die korrespondierenden Seiten der Ausnehmung des Flügelrads gelten.
Es ist somit bevorzugt, dass eine Seite des Vibrationsdämpfungselements eine lineare Form aufweist und an dem linearen Abschnitt des kreissegmentförmigen Abschnitts der Welle anliegt.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die gegenüberliegende Seite des Vibrationsdämpfungselements eine nicht lineare, das heißt gekrümmte Form aufweist und an dem Abschnitt der Ausnehmung des Flügelrads anlieget, das einen Abstand zu dem linearen Abschnitt des kreissegmentförmigen Abschnitts der Welle aufweist.
Weiterhin ist bevorzugt, dass der Abschnitt der Ausnehmung des Flügelrads, der einen Abstand zu dem linearen Abschnitt des kreissegmentförmigen Abschnitts der Welle aufweist, einen gekrümmten Vorsprung aufweist, der insbesondere gegen einen mittleren Abschnitt der nicht linearen Seite des Vibrations-dämpfungselements anliegt. Hierdurch erfolgt eine Fixierung und ein Vorspannen des Dämpfungselements.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Vibrationsdämpfungselement, in axialer Richtung betrachtet, zwei verbreiterte Abschnitte an seinen distalen Enden und einen schmaleren mittleren Abschnitt aufweist. Hierdurch kann die Fertigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vereinfacht werden.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass der schmalere mittlere Abschnitt ein verdicktes Element in seiner Mitte aufweist, das an dem gekrümmten Vorsprung der Ausnehmung des Flügelrads anliegt. Bei diesem verdickten Element kann es sich um ein Rastelement handeln, das ein korrespondierendes Element des Flügelrads hintergreift, wenn das Vibrationsdämpfungselement in axialer Richtung beim Fertigungsprozess in die Ausnehmung des Flügelrads eingeschoben wird.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Figuren erläutert.
Es zeigen:

1 und 2 eine erste Ausführungsform der Erfindung. 3 und 4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

1 zeigt eine Draufsicht auf ein Flügelrad 14, das in einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe, beispielsweise einer Kraftstoffpumpe verwendet werden kann. Der Einlass und Auslass der Flüssigkeitspumpe sowie der Motor sind in den Figuren nicht dargestellt, da sie aus dem Stand der Technik bekannt sind und keiner näheren Erläuterung bedürfen.
Das Flügelrad 14 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weist in seiner Mitte eine Ausnehmung 16 auf. Diese weist gemäß 2 einen kreissegmentförmigen Abschnitt 20 auf und benachbart zu dem linearen Abschnitt 20a dieses kreissegmentförmigen Abschnitts 20 einen vergrößerten Abschnitt 18, durch den ein Freiraum entsteht, in dem das Vibrationselement 21 angeordnet ist.
Die genaue geometrische Ausgestaltung dieses Freiraums 18 und des Vibrationselements 21 kann der vergrößerten Ansicht in 2 entnommen werden. Hier ist erkennbar, dass das Vibrationsdämpfungselement 21 eine im Wesentlichen längliche Form aufweist und in axialer Richtung des Flügelrads 14 betrachtet zwei verbreiterte Abschnitte 24a, 24b an seinen distalen Enden und einen schmaleren mittleren Abschnitt 26 aufweist. Dieser weist ein verdicktes Element 28 in seiner Mitte auf, das an dem gekrümmten Vorsprung 22 der Ausnehmung 16 des Flügelrads 14 anliegt.
Die eine Seite 21a des Vibrationsdämpfungselements 21 weist eine lineare Form auf und liegt an dem linearen Abschnitt des kreissegmentförmigen Abschnitts der Welle 12 an.
Die gegenüberliegende Seite 21b des Vibrationsdämpfungselements 21 weist eine nicht lineare Form auf und liegt an dem Abschnitt der Ausnehmung 16 des Flügelrads 14 an, das einen Abstand zu dem linearen Abschnitt des kreissegmentförmigen Abschnitts der Welle aufweist.
Das Vibrationsdämpfungselement 21 kann mit der Welle 12 oder dem Laufrad 14 verbunden sein, gegenüber diesen Elementen jedoch ein elastischeres Material aufweisen, um die nötigen Dämpfungseigenschaften bereitzustellen. Eine solche Verbindung kann beispielsweise durch Kleben oder Schweißen erreicht werden. Alternativ kann das Vibrationsdämpfungselement 20 auch als separate Komponente ausgebildet sein, die in den Freiraum 18 aufgenommen wird.
Eine zweite Ausführungsform eines Flügelrads (14) mit einem Vibrationsdämpfungselement (21) ist in den 3 und 4 dargestellt. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform füllt das Vibrationsdämpfungselement (21) den Freiraum (18) zumindest nahezu vollständig aus. Die zur Welle (12) gerichtete Seite (21a) des Vibrationsdämpfungselements (21) ist im Gegensatz zur ersten Ausführungsform nicht linear ausgebildet. Vielmehr weist sie rechts und links von ihrer Mitte jeweils einen konvexen Bereich (23a, 23b) auf, der sich über den Bereich hinaus erstreckt, in dem der linear verlaufende Abschnitt (12a) der Welle (12) in den kreissegmentförmigen Abschnitt (12b) der Welle (12) übergeht. Hierdurch kann vermieden werden, dass lediglich eine Kante der Welle (12) am Vibrationsdämpfungselement (21) anliegt. Vielmehr kann hierdurch erreicht werden, dass ein größerer Bereich der Welle (12) an dem Vibrationsdämpfungselement (21) anliegt, so wie es auf der rechten Seite der 4 dargestellt ist. Hierdurch kann eine Abnutzung des Vibrationsdämpfungselements (21) vermieden werden. Versuche der Anmelderin haben ergeben, dass andernfalls nach einer bestimmten Zeit im Bereich der Kante der Welle (12) mit der diese am Vibrationsdämpfungselement (21) anliegt, im Vibrationsdämpfungselement (21) eine Kerbe entsteht, die zu einem vergrö-Berten Spiel führt. Dies kann durch das genannte Merkmal vermieden werden, in dem ein Abrolleffekt stattfindet.
Zusätzlich ist es möglich, den Bereich, in den die Welle (12) von ihrem linearen Abschnitt (12a) in ihren kreissegmentförmigen Abschnitt (12b) übergeht, abgerundet auszugestalten, sodass hierdurch zusätzlich die Entstehung einer Kerbe vermieden werden kann.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung kann sämtliche Merkmale aufweisen, die die erste Ausführungsform aufweist, mit dem bereits dargestellten Unterschied, dass die zur Welle (12) gerichtete Seite (21a) des Vibrationsdämpfungselements (21) nicht linear ausgebildet ist. In allen Ausführungsformen der Erfindung kann das Vibrationsdämpfungselement einen geringfügigen Abstand zum Freiraum im Laufrad aufweisen, in dem das Vibrationsdämpfungselement angeordnet ist, da hierdurch eine Mischdämpfung erzielt werden kann. Diese besteht aus einer Dämpfung durch Verformung des Dämpfungselements dadurch, dass sich die seitlichen Abschnitte des Vibrationsdämpfungselements hinsichtlich ihrer Position verändern, in dem sie in dem Hohlraum einfedern. Gleichzeitig erfolgt eine Formänderung im Material selbst, in dem dieses komprimiert wird. Aufgrund der Komprimierbarkeit des verwendeten Materials für das Vibrationsdämpfungselement, kann dieses auch ohne Spalt in der Ausnehmung im Laufrad aufgenommen werden.
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

US 2014/0212272 A1 [0002]

Claims

Flüssigkeitspumpe mit - einem Einlass zum Zuführen einer Flüssigkeit zur Flüssigkeitspumpe, - einem Auslass zum Ausgeben einer Flüssigkeit aus der Flüssigkeitspumpe, - einem Motor mit einer Welle (12), die um eine Rotationsachse rotierbar ist, - einem Flügelrad (14) zum Pumpen der Flüssigkeit vom Einlass zum Auslass, wobei das Flügelrad (14) in seiner Mitte eine Ausnehmung (16) aufweist, wobei ein Querschnitt der Welle (12) eine rotationsunsymmetrische, insbesondere eine Kreissegmentform aufweist in dem Abschnitt, in dem die Welle (12) mit dem Flügelrad (14) verbunden ist, wobei dieser rotationsunsymmetrische Abschnitt der Welle (12) in die Ausnehmung (16) des Flügelrads (14) formschlüssig eingeführt ist, so dass die Rotation der Welle (12) an das Flügelrad (14) weitergegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teil der Ausnehmung (16) des Flügelrads (14) einen Abstand zu dem linearen Abschnitt (12a) des rotationsunsymmetrischen Abschnitts der Welle (12) aufweist, wobei durch diesen Abstand ein Freiraum (18) entsteht, in dem ein Vibrationsdämpfungselement (21) angeordnet ist.
Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (16) des Flügelrads (14) einen kreissegmentförmigen Abschnitt (20) und benachbart zu dem linearen Abschnitt (20a) dieses kreissegmentförmigen Abschnitts (20) einen vergrößerten Abschnitt (18) aufweist, durch den ein größerer Freiraum zum linearen Abschnitt (12a) des kreissegmentförmigen Abschnitts der Welle (12) geschaffen wird, als durch den Abstand zwischen dem kreisförmigen Abschnitt des kreissegmentförmigen Abschnitts (12b) der Welle (12) und dem kreisförmigen Abschnitt (16b) der Ausnehmung (16) des Flügelrads (14) entsteht.
Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite (21a) des Vibrationsdämpfungselements (21) eine lineare Form aufweist und an dem linearen Abschnitt des kreissegmentförmigen Abschnitts der Welle (12) anliegt.
Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegende Seite (21b) des Vibrationsdämpfungselements (21) eine nicht lineare Form aufweist und an dem Abschnitt der Ausnehmung (16) des Flügelrads (14) anliegt, das einen Abstand zu dem linearen Abschnitt des kreissegmentförmigen Abschnitts der Welle (12) aufweist.
Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt der Ausnehmung (16) des Flügelrads (14), der einen Abstand zu dem linearen Abschnitt des kreissegmentförmigen Abschnitts der Welle (12) aufweist, einen gekrümmten Vorsprung (22) aufweist, der insbesondere gegen einen mittleren Abschnitt der nicht linearen Seite des Vibrationsdämpfungselements (21) anliegt.
Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vibrationsdämpfungselement (21) in axialer Richtung betrachtet zwei verbreiterte Abschnitte (24a, 24b) an seinen distalen Enden und einen schmaleren mittleren Abschnitt (26) aufweist.
Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der schmalere mittlere Abschnitt (26) ein verdicktes Element (28) in seiner Mitte aufweist, das an dem gekrümmten Vorsprung (22) der Ausnehmung (16) anliegt.
Flüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vibrationsdämpfungselement (21) komprimierbar ist und insbesondere den vergrößerten Abschnitt (18) vollständig ausfüllt.
Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das Vibrationsdämpfungselement (21) rechts und links von seiner Mitte an seiner, zur Welle (12) gerichteten Seite (21a) jeweils einen konvexen Abschnitt (23a, 23b) aufweist, der sich insbesondere über den Bereich hinaus erstreckt, in dem der linear verlaufende Abschnitt (12a) der Welle (12) in den kreissegmentförmigen Abschnitt (12b) der Welle (12) übergeht.