EP1642030B1 - Flügel- oder rollenzellenpumpe - Google Patents

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EP1642030B1
EP1642030B1 EP04738734.5A EP04738734A EP1642030B1 EP 1642030 B1 EP1642030 B1 EP 1642030B1 EP 04738734 A EP04738734 A EP 04738734A EP 1642030 B1 EP1642030 B1 EP 1642030B1
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EP
European Patent Office
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region
contour
pump
point
wing
Prior art date
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EP04738734.5A
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French (fr)
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EP1642030A2 (de
EP1642030B2 (de
Inventor
Ivo Agner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Magna Powertrain Bad Homburg GmbH
Original Assignee
Magna Powertrain Bad Homburg GmbH
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Publication date
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Publication of EP1642030A2 publication Critical patent/EP1642030A2/de
Publication of EP1642030B1 publication Critical patent/EP1642030B1/de
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    • F04C2250/00—Geometry
    • F04C2250/30—Geometry of the stator

Definitions

  • the invention relates to a pump, such as a vane pump or roller-cell pump, in particular gear pump, with doppelhubiger conveying contour, wherein the conveying contour has at least one rising area, at least one great circle area, at least one descent region and at least one small circle region and the pump within the delivery contour a rotor with radially displaceable Has wings or rollers in radial rotor slots.
  • a pump such as a vane pump or roller-cell pump, in particular gear pump, with doppelhubiger conveying contour
  • the conveying contour has at least one rising area, at least one great circle area, at least one descent region and at least one small circle region and the pump within the delivery contour a rotor with radially displaceable Has wings or rollers in radial rotor slots.
  • the cell volume is nearly constant (apart from the case, which is a slight reduction of the blade stroke radially inward depending on the angle of rotation), and it can via pressure equalizing notches or intermediate capacities (see DE 100 27 990 A1 ) the pressure reversal can be realized soft with low pressure gradient.
  • these measures are not sufficient for use with foamed gear oil.
  • US 2,588,430 shows a vane pump with 12 wings and with an annular contour in which the small circle area is 40 °, the great circle area is 40 ° and both the rise area (suction) and the descent area (pressure range) 50 °. So the great circle area with 40 ° is smaller than the descent area with 50 ° and the rise area with 50 ° the same size as the descent area with 50 °.
  • the application describes that thereby higher pressures and better efficiencies can be achieved. We proposed no solution to the problem of "foamed oil” or "air in oil”.
  • a vane cell pump or roller cell pump having a double-stroke conveying contour, wherein the conveying contour comprises at least one rising region, which represents a suction region, at least one great circle region, which represents a first separating region, at least one descent region, which represents a pressure region, and at least one small-circle region, which represents a further separation region, and the pump within the delivery contour has a rotor with radially displaceable vanes or rollers in radial slots, wherein the angular range of the great circle of the delivery contour is greater than the angular range of the descent region, and in that the angular range of the increase region so-called suction area, larger than the angle range of the descent area.
  • a pump according to the invention is characterized in that in a 10-blade pump the great circle region of the conveying contour by at least 10 ° -15 °, preferably 13 ° greater than the angular pitch of the blade positions in the rotor (36 °) of a 10-wing standard pump and in a 12-blade pump, the great circle region of the delivery contour is at least 16 ° -25 °, preferably 22 ° greater than the angular pitch of the blade positions in the rotor (30 °) of a 12-wing standard pump.
  • the compression area is shortened compared to the standard pumps, and the area which is available for the pressure compensation process (pressure equalizing notches or intermediate capacities) advantageously extends by the corresponding angle or angles.
  • a further pump according to the invention is characterized in that the length of the suction region remains essentially the same with respect to a standard pump. This has the advantage that no losses must be accepted by the same large suction area with respect to reaching the maximum speed.
  • a pump is preferred in which, in the case of a 10-blade pump, the turning points of the Hubkonturfunktion are shifted relative to a 10-wing standard contour by about 3 ° in the direction of rotation.
  • This has the advantage that the superposition of the kinematic volumetric flow pulsation of the wing and underfloor pump complement each other optimally. Otherwise, the turning points have a distance of about 2.5 x wing pitch (the wing pitch in the 10-wing pump is 36 °).
  • FIG. 1 the delivery contour of a 10-wing standard pump with the corresponding rotation angle points is shown schematically.
  • the conveyor contour 1 is shown in principle in the center of the picture and will now be explained schematically with reference to the angular points, these angles are not shown angularly accurate, but only their positions are explained schematically.
  • the conveyor contour description begins with the angle 0 °, which is located in the middle of the small circle area.
  • the small circle region goes in the angular point 5, ie at 15 °, in the rising area (contour is enlarged radially outward), in which increases the displacement between two wings and thus forms the suction area.
  • the rise area has an inflection point in the Hubkonturfunktion (radius change as a function of the angle of rotation) at angle point 7 at 45 ° and finally ends at 69 ° at the angle 9.
  • the position of the inflection points Hubkonturfunktion can be determined by the position of the maxima and the minima of the first derivative determine the stroke contour function above the angle of rotation (exactly). From the angle point 9, that is from 69 °, to the angle point 11, that is to say to 111 °, the so-called great circle region extends, which, however, is defined by the so-called case, i. a slight reduction of the stroke radially inwards depending on the angle of rotation, ensures that the wing heads always remain pressed against the contour.
  • the great circle region with the case can also be defined such that its beginning forms the maximum of the stroke contour function and is given its end as soon as there is no tangent continuity in the first and / or second derivative of the stroke contour function.
  • the actual descent region begins, which runs up to 165 °, that is to say up to the angle 15, and thus represents the pressure range of the vane pump, since the stroke volume now decreases.
  • the descent region has at angular point 13, i. at 135 °, again a turning point in the Hubkonturfunktion.
  • the inflection point at point 7, i. in the rise area, and the inflection point at point 13, i. in the descent, are spaced by about 90 ° from each other.
  • the 10-wing pump has a wing pitch of 36 °, this corresponds to 2.5 times the wing pitch.
  • the turning point in the descent area and the turning point in the next rise area are therefore also spaced by 2.5 times the wing pitch to each other.
  • the location of the turning points is symmetrical to the main axis of the contour. From 165 °, i. from the angle 15, up to 180 °, i. until the angle 17, in turn, one half of the next small circle area extends. From 180 ° to 360 °, i. from the angle 17 to back to the angle 3, the conveyor contour is repeated symmetrically to the previously described votingkonturhgan.
  • FIG. 2 a conveyor contour according to the invention for use in gear pumps is shown, which has a prolonged great circle area.
  • the description of the conveyor contour 1 begins again at the angle 3, ie at 0 ° in the middle of the small circle area.
  • the increase in the conveying contour begins and ends at the angle point 9 again at 69 °.
  • the turning point of the conveyor contour function within the rise range is opposite to the FIG. 1 from 45 to 47.7 °, ie offset to about 48 ° or 3 ° in the direction of rotation and is thus at the new angular point 20.
  • the great circle region of the new contour now extends from the angle point 9, ie from 69 °, to the angle point 22 at 118 °, which means that the great circle area with respect to the great circle area FIG. 1 extended by about 7 ° and this extension is now available for longer pressure equalization operations to compress unresolved air in the oil.
  • the descent region of the conveying contour begins at angle point 22 at 118 ° and ends again at angle point 15 at 165 °, which means that the pressure range now by the corresponding 7 ° relative to the pressure range in FIG. 1 is shortened. It is important that the length of the suction region is maintained from the angular point 5 to the angle point 9, which is advantageous in terms of reaching the maximum speed.
  • the inflection point 24 in the descent area is at 137.7 °, ie about 138 °, opposite to the inflection point off FIG. 1 advanced by 3 ° in the direction of rotation, which in turn means that both inflection points maintain their spacing of 90 ° or 2.5 x the pitch of the 10-blade pump (36 °).
  • this new, inventive stroke contour is repeated symmetrically to the upper half.
  • FIG. 3 a conveyor contour according to the invention of a 12-blade pump is shown.
  • the description of the conveyor contour 1 begins again at 0 degrees in the angular point 3.
  • the 12-wing pump has a wing pitch of 30 ° instead of 36 °
  • the small circle area which has been 30 ° in the 10-wing pump to be reduced to 24 ° 6 °, whereby the rise range of the conveying contour begins after half a small circle at 12 ° in the angular point 30.
  • the rising area of the conveying contour ie the suction area, is like the contours FIG. 1 and FIG. 2 maintained at 54 ° and thus ends at 66 ° at the angle of 32, so again 3 ° earlier than the 10-wing pumps.
  • the inflection point of the Hubkonturfunktion in the rise area should be located advantageously in the middle of the rise range and is therefore arranged at an angle 34 at about 37.5 °.
  • the great circle area of this conveyor contour now extends from the angle point 32 at 66 ° to the angle point 36 at 118 ° and is thus once again with respect to the conveyor contour FIG. 2 by 3 ° or with respect to the conveyor contour FIG. 1 extended by 10 °, which in turn represents a gain for improved pressure compensation with foamed gear oil.
  • the descent region ie the pressure range of this conveying contour, extends from the angular point 36 at 118 ° to the angular point 38 at 168 °, in which the conveying contour in turn in the passes next small circle area.
  • the inflection point of the Hubkonturfunktion in the descent area is arranged at angle point 40 at 141.7 ° and is thus from the inflection point at the angle 34 by 104 °, which is about 3.5 times the wing pitch of 30 ° in the 12-wing pump, spaced .
  • the turning point 40 in the descent region, ie in the pressure range is spaced in the direction of rotation with respect to the next turning point at the angular point 42 by about 2.5 times the wing pitch of 30 °.
  • the difference in great circle length to wing pitch is now 22 ° to 6 ° for the standard 10 wing contour and 13 ° to the improved 10 wing contour FIG. 2 ,
  • the compression area may be opposite to the shortened compression area FIG. 2 even be extended by 3 °.
  • the inflection points in the transition functions of the stroke contour thus have a factor x.5 of the wing pitch, which is the basis of a good overlap of under wing and wing pressure pulsation.
  • the aim of the invention is to make the available angle in the great circle area as long as possible, since the noise in foamed gear oil is dominated mainly by the pressure compensation operations and not by the geometrically caused volumetric flow pulsation.
  • the compression area is slightly shorter than the intake area, and the turning points are minimally a little further rotated as a pair.
  • FIG. 4 is the stroke contour function of the 12-wing contour FIG. 3 shown with extended case over the rotation angle.
  • point 50 corresponds to point 30 in FIG. 3
  • point 54 at about 66 ° begins the great circle area 56.
  • the great circle area 56 reduces the wing stroke constant with the so-called case to the point 58 (point 36 in FIG. 3 ), in which then the contour drop 60 to the point 62 (point 38 in FIG. 3 ).
  • point 62 then begins the small circle region 64, which extends to point 66. Thereafter, the contour increase begins again in the same manner as from point 50.
  • the great circle region 56 could be decidedly extended compared to the small circle region 64, which here now has an area in the case of the 12-wing pump extending from 30 ° minus 6 °.
  • FIG. 5 is the function of deriving the wing lift according to the angle of rotation of the contour FIG. 3 shown above the angle of rotation.
  • the increase in contour begins with increasing amount of derivative of the wing stroke according to the angle of rotation and has its maximum at point 72 (point 34 in FIG. 3 ), whereupon the amount of derivative of the wing lift after the angle of rotation to the point 74 (point 32 in FIG. 3 ) decreases steadily again.
  • the transition to the great circle region, the derivative of which is represented by the course of line 76 then takes place.
  • the great circle area 76 goes to point 78 (point 36 in FIG FIG.
  • FIG. 6 is the derivative of the cell volume according to the angle of rotation of the contour FIG. 3 shown above the angle of rotation.
  • a progressive increase in cell volume to point 100 and then a degressive increase in cell volume to point 102 characterize the aspiration process. Thereafter, the volume is then reduced slightly steadily in the great circle area by the case, until then from the point 104 of the actual compression process with progressive volume decrease to point 106 and then with degressive volume decrease takes place to the point 108. Thereafter, when passing through the petty rice region, an increase in volume of a progressive nature up to the point 110 occurs again, the process described here repeating itself for the second time.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Pumpe, wie beispielsweise eine Flügelzellenpumpe oder Rollenzellenpumpe, insbesondere Getriebepumpe, mit doppelhubiger Förderkontur, wobei die Förderkontur mindestens einen Anstiegsbereich, mindestens einen Großkreisbereich, mindestens einen Abstiegsbereich und mindestens einen Kleinkreisbereich aufweist und die Pumpe innerhalb der Förderkontur einen Rotor mit radial verschieblichen Flügeln oder Rollen in radialen Rotorschlitzen aufweist.
  • Derartige Pumpen sind bekannt. Das Problem dabei ist, dass Getriebepumpen mit verschäumtem Getriebeöl arbeiten. Durch die unterschiedlichen Verschäumungsgrade ergeben sich stark unterschiedliche Ölelastizitäten. Ist viel ungelöste Luft im Öl enthalten, ist das Öl sehr weich. Damit dauert der Druckausgleichsvorgang bei konstanter Umsteuergeometrie länger als bei hartem, unverschäumten Öl, und es werden längere Drehwinkel für den Druckumsteuervorgang benötigt, um auf die starke Elastizitätsstreuung zu reagieren. Diese Drehwinkel werden letztlich durch den Großkreisbereich geschaffen, dessen Winkel nur geringfügig größer ist als die Flügelteilung. In diesem Bereich ist das Zellvolumen nahezu konstant (abgesehen vom Fall, das ist eine leichte Verringerung des Flügelhubes radial nach innen in Abhängigkeit des Drehwinkels), und es kann über Druckausgleichskerben oder Zwischenkapazitäten (siehe DE 100 27 990 A1 ) die Druckumsteuerung weich mit geringen Druckanstiegsgradienten realisiert werden. Für die Anwendung mit verschäumten Getriebeöl sind jedoch diese Maßnahmen nicht ausreichend.
  • US 2,588,430 zeigt eine Flügelzellenpumpe mit 12 Flügeln und mit einer Ringkontur, bei welcher der Kleinkreisbereich 40° beträgt, der Großkreisbereich 40° beträgt und sowohl der Anstiegsbereich (Saugbereich) als auch der Abstiegsbereich (Druckbereich) 50° betragen. Also ist der Großkreisbereich mit 40° kleiner als der Abstiegsbereich mit 50° und der Anstiegsbereich mit 50° gleich groß dem Abstiegsbereich mit 50°. Die Anmeldung beschreibt, dass dadurch höhere Drücke und bessere Wirkungsgrade erreichbar sind. Zu dem Problem "verschäumtes Öl" oder "Luft im Öl" wir keine Lösung vorgeschlagen.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe zu schaffen, die diese Probleme nicht aufweist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Flügelzellenpumpe oder Rollenzellenpumpe mit einer doppelhubigen Förderkontur, wobei die Förderkontur mindestens einen Anstiegsbereich, welcher einen Saugbereich darstellt, mindestens einen Großkreisbereich, welcher einen ersten Trennbereich darstellt, mindestens einen Abstiegsbereich, welcher einen Druckbereich darstellt, und mindestens einen Kleinkreisbereich, der einen weiteren Trennbereich darstellt, aufweist, und die Pumpe innerhalb der Förderkontur einen Rotor mit radial verschieblichen Flügeln oder Rollen in radialen Schlitzen aufweist, wobei der Winkelbereich des Großkreises der Förderkontur größer ist als der Winkelbereich des Abstiegsbereichs, und dass der Winkelbereich des Anstiegbereichs, der sogenannte Saugbereich, größer ist als der Winkelbereich des Abstiegsbereichs.
  • Eine erfindungsgemäße Pumpe zeichnet sich dadurch aus, dass bei einer 10-Flügel-Pumpe der Großkreisbereich der Förderkontur um mindestens 10°-15°, vorzugsweise 13° größer ist als die Winkelteilung der Flügelpositionen im Rotor (36°) einer 10-Flügel-Standardpumpe und bei einer 12-Flügel-Pumpe der Großkreisbereich der Förderkontur um mindestens 16°-25°, vorzugsweise 22° größer ist als die Winkelteilung der Flügelpositionen im Rotor (30°) einer 12-Flügel-Standardpumpe. Hierdurch verkürzt sich gegenüber den Standardpumpen der Verdichtungsbereich, und der Bereich, der für den Druckausgleichsvorgang (Druckausgleichskerben oder Zwischenkapazitäten) zur Verfügung steht, verlängert sich vorteilhaft um den entsprechenden Winkel bzw. die entsprechenden Winkel.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Pumpe zeichnet sich dadurch aus, dass die Länge des Saugbereiches gegenüber einer Standardpumpe im Wesentlichen gleich bleibt. Das hat den Vorteil, dass durch den gleich großen Saugbereich bezüglich des Erreichens der Maximaldrehzahl keine Einbußen hingenommen werden müssen.
  • Bevorzugt wird weiterhin eine Pumpe, bei der im Falle einer 12-Flügel-Pumpe die Wendepunkte der Hubkonturfunktion in Richtung vom Saugbereich zum Druckbereich etwa einen Abstand von 3,5 x Flügelteilung (Flügelteilung = 30°) und die Wendepunkte in Richtung vom Druckbereich zum Saugbereich etwa einen Abstand von 2,5 x Flügelteilung aufweisen. Das hat den Vorteil, dass die Wendepunkte optimal etwa in der Mitte der Anstiegs- und Abfallbereiche der Förderkontur zu liegen kommen, was für eine Übergangsfunktion mit nicht zu kleinen Krümmungsradien sorgt, die sich gut schleifen läßt.
  • Weiterhin wird eine Pumpe bevorzugt, bei welcher im Falle einer 10-Flügel-Pumpe die Wendepunkte der Hubkonturfunktion gegenüber einer 10-Flügel-Standardkontur um ca. 3° in Drehrichtung verschoben sind. Das hat den Vorteil, dass die Überlagerung der kinematischen Volumenstrompulsation von Oberflügel- und Unterflügelpumpe sich gegenseitig optimal ergänzt. Ansonsten besitzen die Wendepunkte einen Abstand von ca. 2,5 x Flügelteilung (die Flügelteilung bei der 10-Flügel-Pumpe ist 36°).
  • Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben.
    • Figur 1 zeigt die Förderkontur einer 10-Flügel-Standardpumpe.
    • Figur 2 zeigt die Förderkontur einer erfindungsgemäßen 10-Flügel-Pumpe.
    • Figur 3 zeigt die Förderkontur einer erfindungsgemäßen 12-Flügel-Pumpe.
    • Figur 4 zeigt die Funktion des Hubes einer erfindungsgemäßen 12-Flügel-Förderkontur über dem Drehwinkel.
    • Figur 5 zeigt die Funktion der Ableitung des Hubes nach dem Drehwinkel einer erfindungsgemäßen 12-Flügel-Förderkontur über dem Drehwinkel.
    • Figur 6 zeigt die Funktion der Ableitung des Zellenvolumens nach dem Drehwinkel, aufgetragen über dem Drehwinkel, einer erfindungsgemäßen 12-Flügel-Förderkontur.
  • In Figur 1 ist die Förderkontur einer 10-Flügel-Standardpumpe mit den entsprechenden Drehwinkelpunkten schematisch dargestellt. Die Förderkontur 1 ist in der Bildmitte prinzipiell dargestellt und wird nun schematisch anhand der Winkelpunkte erläutert, wobei diese Winkel nicht winkelmäßig exakt dargestellt sind, sondern nur ihre Positionen schematisch erläutert werden. In der Winkelposition 3 beginnt die Förderkonturbeschreibung mit dem Winkel 0°, welcher sich in der Mitte des Kleinkreisbereiches befindet. Der Kleinkreisbereich geht im Winkelpunkt 5, d.h. bei 15°, in den Anstiegsbereich (Kontur wird radial nach außen vergrößert) über, in welchem sich das Hubvolumen zwischen zwei Flügeln vergrößert und damit den Saugbereich bildet.
  • Der Anstiegsbereich hat im Winkelpunkt 7 bei 45° einen Wendepunkt in der Hubkonturfunktion (Radiusänderung als Funktion des Drehwinkels) und endet schließlich bei 69° im Winkelpunkt 9. Die Lage der Wendepunkte der Hubkonturfunktion lässt sich durch die Position der Maxima und der Minima der ersten Ableitung der Hubkonturfunktion über dem Drehwinkel (genau) bestimmen. Vom Winkelpunkt 9, also von 69°, bis zum Winkelpunkt 11, also bis 111 °, erstreckt sich der so genannte Großkreisbereich, der allerdings durch den so genannten Fall, d.h. eine leichte Verringerung des Hubes radial nach innen in Abhängigkeit des Drehwinkels, dafür sorgt, dass die Flügelköpfe immer an der Kontur angepresst bleiben. Der Großkreisbereich mit dem Fall kann auch so definiert werden, dass sein Anfang das Maximum der Hubkonturfunktion bildet und sein Ende gegeben ist, sobald keine Tangentenstetigkeit mehr in der ersten und/oder zweiten Ableitung der Hubkonturfunktion gegeben ist. Vom Punkt 11, also bei 111°, beginnt der eigentliche Abstiegsbereich, welcher bis 165°, also bis zum Winkelpunkt 15 verläuft und somit den Druckbereich der Flügelzellenpumpe darstellt, da sich nun das Hubvolumen verkleinert. Der Abstiegsbereich hat im Winkelpunkt 13, d.h. bei 135°, wiederum einen Wendepunkt in der Hubkonturfunktion. Der Wendepunkt im Punkt 7, d.h. im Anstiegsbereich, und der Wendepunkt im Punkt 13, d.h. im Abstiegsbereich, sind um ca. 90° voneinander beabstandet. Da die 10-Flügel-Pumpe eine Flügelteilung von 36° besitzt, entspricht das dem 2,5-fachen der Flügelteilung. Der Wendepunkt im Abstiegsbereich und der Wendepunkt im nächsten Anstiegsbereich sind also auch um das 2,5-fache der Flügelteilung zueinander beabstandet. Außerdem ist die Lage der Wendepunkte symmetrisch zur Hauptachse der Kontur. Von 165°, d.h. vom Winkelpunkt 15, bis zu 180°, d.h. bis zum Winkelpunkt 17, erstreckt sich wiederum eine Hälfte des nächsten Kleinkreisbereiches. Ab 180° bis 360°, d.h. vom Winkelpunkt 17 bis zurück zum Winkelpunkt 3, wiederholt sich die Förderkontur symmetrisch zur bisher beschriebenen Förderkonturhälfte.
  • In Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Förderkontur für den Einsatz in Getriebepumpen dargestellt, welche einen verlängerten Großkreisbereich aufweist. Die Beschreibung der Förderkontur 1 beginnt wiederum im Winkelpunkt 3, d.h. bei 0° mitten im Kleinkreisbereich. Im Winkelpunkt 5, d.h. bei 15°, beginnt der Anstieg der Förderkontur und endet im Winkelpunkt 9 wiederum bei 69°. Der Wendepunkt der Förderkonturfunktion innerhalb des Anstiegbereiches ist allerdings gegenüber der Figur 1 von 45 auf 47,7°, d.h. auf etwa 48° oder um 3° in Drehrichtung versetzt und liegt damit am neuen Winkelpunkt 20. Der Großkreisbereich der neuen Kontur erstreckt sich nun vom Winkelpunkt 9, d.h. von 69°, bis zum Winkelpunkt 22 bei 118°, das bedeutet, dass der Großkreisbereich gegenüber dem Großkreisbereich aus Figur 1 um ca. 7° verlängert ist und diese Verlängerung nun für längere Druckausgleichsvorgänge, um ungelöste Luft im Öl zu komprimieren, zur Verfügung steht. Der Abstiegsbereich der Förderkontur beginnt im Winkelpunkt 22 bei 118° und endet wiederum im Winkelpunkt 15 bei 165°, was bedeutet, dass der Druckbereich nun um die entsprechenden 7° gegenüber dem Druckbereich in Figur 1 verkürzt ist. Wichtig ist, dass die Länge des Saugbereiches vom Winkelpunkt 5 bis zum Winkelpunkt 9 beibehalten wird, was bezüglich des Erreichens der Maximaldrehzahl vorteilhaft ist. Der Wendepunkt 24 im Abstiegsbereich ist bei 137,7°, also etwa bei 138°, gegenüber dem Wendepunkt aus Figur 1 um 3° in Drehrichtung vorverlegt, was wiederum bedeutet, dass beide Wendepunkte ihren Abstand von 90° oder von 2,5 x der Flügelteilung der 10-Flügel-Pumpe (36°) beibehalten. Bei 180° im Winkelpunkt 17 wiederholt sich diese neue, erfindungsgemäße Hubkontur symmetrisch zur oberen Hälfte.
  • In Figur 3 ist eine erfindungsgemäße Förderkontur einer 12-Flügel-Pumpe dargestellt. Die Beschreibung der Förderkontur 1 beginnt wiederum bei 0 Grad im Winkelpunkt 3. Da die 12-Flügel-Pumpe aber eine Flügelteilung von 30° statt 36° aufweist, kann der Kleinkreisbereich, der bei der 10-Flügel-Pumpe 30° betragen hat, um diese 6° auf 24° reduziert werden, wodurch der Anstiegsbereich der Förderkontur nach einem halben Kleinkreisbereich bei 12° im Winkelpunkt 30 beginnt. Der Anstiegsbereich der Förderkontur, d.h. der Ansaugbereich, wird wie bei den Konturen aus Figur 1 und Figur 2 mit 54° beibehalten und endet damit bei 66° im Winkelpunkt 32, also wiederum 3° früher als bei den 10-Flügel-Pumpen. Durch das Beibehalten des gleich großen Ansaugbereiches gegenüber den Förderkonturen aus Figur 1 und Figur 2 bleibt also die Länge des Saugbereiches bezüglich des Erreichens der Maximaldrehzahl weiterhin vorteilhaft nutzbar. Der Wendepunkt der Hubkonturfunktion im Anstiegsbereich soll vorteilhafterweise in der Mitte des Anstiegsbereiches liegen und wird deswegen im Winkelpunkt 34 bei etwa 37,5° angeordnet. Der Großkreisbereich dieser Förderkontur erstreckt sich nun von dem Winkelpunkt 32 bei 66° bis zum Winkelpunkt 36 bei 118° und ist damit noch einmal gegenüber der Förderkontur aus Figur 2 um 3° bzw. gegenüber der Förderkontur aus Figur 1 um 10° verlängert, was wiederum einen Gewinn für verbesserte Druckausgleichsvorgänge mit verschäumten Getriebeöl darstellt. Der Abstiegsbereich, also der Druckbereich dieser Förderkontur, erstreckt sich vom Winkelpunkt 36 bei 118° bis zum Winkelpunkt 38 bei 168°, bei welchem die Förderkontur dann wiederum in den nächsten Kleinkreisbereich übergeht. Der Wendepunkt der Hubkonturfunktion im Abstiegsbereich ist beim Winkelpunkt 40 mit 141,7° angeordnet und ist damit vom Wendepunkt im Winkelpunkt 34 um 104°, das bedeutet um das etwa 3,5fache der Flügelteilung von 30° bei der 12-Flügel-Pumpe, beabstandet. Der Wendepunkt 40 im Abstiegsbereich, also im Druckbereich, ist in Drehrichtung gegenüber dem nächsten Wendepunkt im Winkelpunkt 42 um etwa das 2,5 fache der Flügelteilung von 30° beabstandet.
  • Aufgrund der geringeren Flügelteilung von 30° bei der 12-Flügel-Pumpe beträgt beispielsweise die Differenz der Großkreislänge zur Flügelteilung jetzt 22° gegenüber 6° bei der Standard-10-Flügel-Kontur und 13° gegenüber der verbesserten10-Flügel-Kontur aus Figur 2. Der Verdichtungsbereich kann gegenüber dem verkürzten Verdichtungsbereich aus Figur 2 sogar wiederum um 3° verlängert werden. Die Wendepunkte in den Übergangsfunktionen der Hubkontur haben also einen Faktor x.5 der Flügelteilung, was die Grundlage einer guten Überlagerung von Unterflügel- und Oberflügel-Druckpulsation darstellt. Ziel der Erfindung ist, den verfügbaren Winkel im Großkreisbereich so lang wie möglich zu gestalten, da das Geräusch bei verschäumtem Getriebeöl hauptsächlich von den Druckausgleichsvorgängen und nicht von der geometrisch verursachten Volumenstrompulsation dominiert wird.
  • Auch bei dieser Kontur ist der Verdichtungsbereich etwas kürzer als der Ansaugbereich, und die Wendepunkte sind als Paar minimal etwas weiter gedreht.
  • In Figur 4 ist die Hubkonturfunktion der 12-Flügel-Kontur aus Figur 3 mit verlängertem Fall über dem Drehwinkel dargestellt. Im Punkt 50 (entspricht Punkt 30 in Figur 3) beginnt der Konturanstieg, der sich bis zum Punkt 54 fortsetzt. Im Punkt 54 (Punkt 32 in Figur 3) bei etwa 66° beginnt der Großkreisbereich 56. Der Großkreisbereich 56 verringert den Flügelhub konstant mit dem so genannten Fall bis zum Punkt 58 (Punkt 36 in Figur 3), in welchem sich dann der Konturabfall 60 bis zum Punkt 62 (Punkt 38 in Figur 3) erstreckt. Im Punkt 62 beginnt dann der Kleinkreisbereich 64, welcher sich bis zum Punkt 66 erstreckt. Danach beginnt wiederum der Konturanstieg in derselben Art, wie ab Punkt 50. Man erkennt in dieser Abwicklungsdarstellung der Hubkontur deutlich, dass der Großkreisbereich 56 entschieden verlängert werden konnte gegenüber dem Kleinkreisbereich 64, welcher hier bei der 12-Flügel-Pumpe sich nun über einen Bereich von 30° minus 6° erstreckt.
  • In Figur 5 ist die Funktion der Ableitung des Flügelhubs nach dem Drehwinkel der Kontur aus Figur 3 über dem Drehwinkel dargestellt. Im Punkt 70 (Punkt 30 in Figur 3) beginnt der Konturanstieg mit zunehmendem Betrag der Ableitung des Flügelhubs nach dem Drehwinkel und hat im Punkt 72 sein Maximum (Punkt 34 in Figur 3), woraufhin der Betrag der Ableitung des Flügelhubs nach dem Drehwinkel bis zum Punkt 74 (Punkt 32 in Figur 3) wieder stetig abnimmt. Im Punkt 74 erfolgt dann der Übergang auf den Großkreisbereich, dessen Ableitung durch den Verlauf der Linie 76 dargestellt ist. Der Großkreisbereich 76 geht im Punkt 78 (Punkt 36 in Figur 3) auf die Übergangsfunktion Richtung Kleinkreis über, welche zunächst mit einem abnehmenden Betrag der Ableitung des Flügelhubs nach dem Drehwinkel, welcher durch den Funktionsverlauf 80 dargestellt wird, beginnt, bis ab dem Minimum 82 (Punkt 40 in Figur 3) dann der Betrag der Ableitung des Flügelhubs nach dem Drehwinkel, wie durch den Funktionsbereich 84 dargestellt ist, wieder zunimmt. Im Punkt 86 (Punkt 38 in Figur 3) wird dann der Kleinkreisbereich 90 erreicht, welcher sich bis zum Punkt 92 erstreckt. Ab dem Punkt 92 wiederholt sich der Funktionsverlauf wieder wie ab dem Punkt 70. Es ergibt sich hier zwischen dem Maximum 72 und dem Minimum 82 (Wendepunkte der Hubkonturfunktion) ein Abstand vom 3,5fachen der Flügelteilung, während sich vom Minimum 82 bis zum nächsten Maximum 94 ein Abstand von etwa dem 2,5fachen der Flügelteilung ergibt. Dieser Abstand der Wendepunkte der Hubfunktion ist die Grundlage einer guten Überlagerung von Unterflügel- und Oberflügelpulsation, wie schon zuvor beschrieben.
  • In Figur 6 ist die Ableitung des Zellenvolumens nach dem Drehwinkel der Kontur aus Figur 3 über dem Drehwinkel dargestellt. Eine progressive Zunahme des Zellenvolumens bis zum Punkt 100 und danach eine degressive Zunahme des Zellenvolumens bis zum Punkt 102 kennzeichnen den Ansaugvorgang. Danach wird dann im Großkreisbereich durch den Fall das Volumen geringfügig stetig reduziert, bis dann ab dem Punkt 104 der eigentliche Verdichtungsvorgang mit progressiver Volumenabnahme bis zum Punkt 106 und dann mit degressiver Volumenabnahme bis zum Punkt 108 erfolgt. Danach erfolgt dann bei Durchlaufen des Kleinkreisbereiches wiederum eine Volumenzunahme progressiver Art bis zum Punkt 110, wobei sich der anfangs beschriebene Prozess hier zum zweiten Mal wiederholt. Auch in dieser Funktion der Ableitung des Zellenvolumens nach dem Winkel zeigt sich beispielsweise zwischen den Punkten 100 und 106 wiederum der Abstand der Wendepunkte der Hubkonturfunktion vom 3,5fachen der Flügelteilung und vom Punkt 106 bis zum Punkt 110 vom 2,5 fachen der Flügelteilung.

Claims (5)

  1. Flügelzellenpumpe oder Rollenzellenpumpe mit einer doppelhubigen Förderkontur, wobei die Förderkontur mindestens einen Anstiegsbereich, welcher einen Saug-bereich darstellt, mindestens einen Großkreisbereich, welcher einen ersten Trennbereich darstellt, mindestens einen Abstiegsbereich, welcher einen Druckbereich darstellt, und mindestens einen Kleinkreisbereich, der einen weiteren Trennbereich darstellt, aufweist, und die Pumpe innerhalb der Förderkontur einen Rotor mit radial verschieblichen Flügeln oder Rollen in radialen Schlitzen aufweist, dadurch gekennzeichnet,
    dass der Winkelbereich des Großkreises der Förderkontur größer ist als der Winkelbereich des Abstiegsbereichs, und dass der Winkelbereich des Anstiegbereichs, der sogenannte Saugbereich, größer ist als der Winkelbereich des Abstiegsbereichs.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    - dass bei einer Pumpe mit 10 Flügeln der Großkreisbereich im Wesentlichen 49° beträgt, der Anstiegsbereich im Wesentlichen 54° beträgt, der Abstiegsbereich im Wesentlichen 47° beträgt und der Kleinkreisbereich im Wesentlichen 30° beträgt,
    - bei einer Pumpe mit 12 Flügeln der Großkreisbereich im Wesentlichen 52° beträgt, der Anstiegsbereich im Wesentlichen 54° beträgt, der Abstiegsbereich im Wesentlichen 50° beträgt und der Kleinkreisbereich im Wesentlichen 24° beträgt.
  3. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Großkreisbereich größer ist als der Kleinkreisbereich.
  4. Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der 12-Flügel-Pumpe die Wendepunkte der Hubkonturfunktion in Richtung vom Anstiegsbereich zum Abstiegsbereich etwa einen Winkel-Abstand von 3,5 x Flügelteilung (Flügelteilung = 30°) und die Wendepunkte der Hubkonturfunktion in Richtung vom Abstiegsbereich zum Anstiegsbereich etwa einen Winkel-Abstand von 2,5 x Flügelteilung aufweisen.
  5. Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der 10-Flügel-Pumpe die Wendepunkte der Hubkonturfunktion gegenüber einer sogenannten 10-Flügel-Standardförderkontur nach Figur 1, um ca. 3° in Drehrichtung verschoben sind.
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