EP3287637A1 - Vane pump, fluid system and combustion engine - Google Patents
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- EP3287637A1 EP3287637A1 EP17176940.9A EP17176940A EP3287637A1 EP 3287637 A1 EP3287637 A1 EP 3287637A1 EP 17176940 A EP17176940 A EP 17176940A EP 3287637 A1 EP3287637 A1 EP 3287637A1
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- European Patent Office
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- vane pump
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- fluid
- pressure
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
- F04C2/34—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
- F04C2/344—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/08—Rotary pistons
- F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
- F01C21/0818—Vane tracking; control therefor
- F01C21/0827—Vane tracking; control therefor by mechanical means
- F01C21/0836—Vane tracking; control therefor by mechanical means comprising guiding means, e.g. cams, rollers
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
- F04C14/18—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
- F04C14/22—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members
- F04C14/223—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members using a movable cam
- F04C14/226—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members using a movable cam by pivoting the cam around an eccentric axis
Definitions
- the invention relates to a vane pump with a stator and a rotatably mounted inside the stator rotor, wherein the rotor has a base body and a plurality of distributed over the circumference of the body arranged vanes, which in a radial direction with respect to a rotational axis of the rotor displaceable in the base body held and acted upon by an impingement element of the rotor against an inner side of the stator, whereby the wings subdivide a limited by the stator and the base pumping chamber into several pressure chambers.
- the invention further relates to a fluid system with such a pump and to an internal combustion engine having such a fluid system.
- a lubricant pump in the form of a vane pump is for example from the DE 10 2005 034 712 A1 known.
- a multi-wing rotor rotor mounted eccentrically within a stator between which a sickle-shaped delivery chamber is formed, which is divided by the wings of the rotor into a plurality of pressure chambers, wherein the sizes of these pressure chambers within a revolution of Rotors initially increase, whereby a negative pressure is generated, which leads to a suction of lubricant through a correspondingly positioned pump inlet, and then reduce again, whereby an overpressure is generated, which leads to the desired delivery of the lubricant to the component to be lubricated.
- the stator itself is displaceably mounted within a housing of the vane pump, thereby providing the ability to change the size of the pressure chambers when fluidly connected to the pump inlet and the pump outlet. As a result, the delivery rate of the lubricant pump can be influenced.
- the wings are integrated into the rotor such that the sizes of the pressure chambers limited by these, with respect to the respective same orientation within the delivery chamber, are substantially equal.
- a vane pump in the form of a pendulum slide pump is known in which the wings are pivotally mounted on an outer rotor and radially movable in an inner rotor, wherein the arrangement is asymmetrical with respect to the inner rotor. This should be able to achieve increased smoothness of the pendulum slide pump.
- the invention had the object to improve a generic vane pump in terms of smoothness.
- a generic vane pump comprises a stator and a rotor rotatably mounted within the stator, wherein the rotor has a base body and a plurality of distributed over the circumference of the base body arranged wings, which held in a radial direction with respect to a rotational axis of the rotor slidably in the base body and are acted upon by an impingement element of the rotor against an inner side of the stator, whereby the wings subdivide a limited space of the stator and the main body delivery chamber into a plurality of pressure chambers.
- such a vane pump is characterized in that the vanes are arranged and designed such that the volumes of at least two, preferably of all, pressure chambers are different with respect to the same orientation of these pressure chambers within the pumping chamber.
- vanes are “slidably retained in the body in a radial direction with respect to a rotational axis of the rotor," it is not to be understood that the vanes and / or the slidably receiving receptacles of the rotor have an exact radial orientation with respect to the axis of rotation of the rotor must have. Rather, an alignment is sufficient for this purpose, which comprises at least one such exactly radial direction component, wherein an orientation which deviates by a maximum of 20 °, preferably by a maximum of 10 ° from the exact radial orientation, is preferred.
- the biasing element is preferably designed such that the wings are acted upon by the latter under elastic prestress against the inside of the rotor.
- the unequal volumes of the pressure chambers can be achieved by different design measures alone or in combination with each other.
- the wings may be oriented differently with respect to the axis of rotation or have different dimensions in the circumferential direction of the rotor.
- the circumferential distances between adjacent receptacles for the wings, which are formed in the base body, at least partially and preferably between all adjacent receptacles are different.
- the inventively different volumes of individual or all pressure chambers of the vane pump can be realized.
- this can also be made possible to design the wings themselves identical, whereby the manufacturing and assembly costs for such a vane pump can be kept low.
- the maximum difference of the circumferential distances, relative to the angle enclosed by these is at most 10 ° and preferably at most or as exactly as 7 °. It has been found that thereby the smoothness of the vane pump can be particularly improved because the difference in the circumferential distances and thus the difference in the volumes of the pressure chambers is already large enough to effectively reduce vibration excitation by a more uneven pressure pulsation, this Reduction of vibration excitation only slightly by a deteriorated smoothness of the rotor due to a deteriorated rotational symmetry of the rotor, resulting from the non-uniform distribution of the vanes over the circumference of the rotor, is compensated.
- a vane pump according to the invention may preferably be designed such that its delivery rate is also adjustable independently of the rotational speed of the rotor.
- the rotor is arranged to be displaceable with respect to the delivery space, i. by a relative displacement of stator and rotor, the size and / or the shape of the delivery chamber is changed.
- the rotor or the stator directly or indirectly, i.e. with the interposition of at least one further element
- the pressure chamber can be provided for introducing a fluid into it, wherein a defined relative arrangement between the stator and the rotor is established as a function of the level of the pressure of the fluid in the pressure chamber.
- a control or regulation of the specific delivery rate in response to a pressure of the fluid present in the pressure chamber allows, may preferably be provided that the rotor or the stator so on a spring element is supported, that an increase of the pressure chamber leads to an increasing bias of the spring element.
- the pressure of the fluid in the pressure space thus operates against a spring element, so that by a relative increase in the pressure, a displacement of the rotor or the stator with respect to the pumping chamber in the direction of increasing or decreasing the capacity can be realized, while a relative reduction of the pressure due then temporarily predominantly restoring force of the spring element leads to such a displacement of the rotor or stator, by which the delivery rate is changed accordingly differently.
- a fluid system according to the invention comprises at least one vane pump according to the invention and at least one fluid circuit in which a fluid can be conveyed by means of the vane pump.
- An internal combustion engine according to the invention comprises at least one fluid system according to the invention and an internal combustion engine integrated in the fluid circuit of the fluid system.
- the fluid system may be, for example, a lubricant system, so that for an internal combustion engine according to the invention preferably a fluid connection between the low pressure section of the delivery chamber of the vane pump and a lubricant reservoir may be provided.
- the fluid system may be, for example, a cooling system of the internal combustion engine, wherein the fluid to be delivered may then in particular be a cooling fluid.
- control and, in particular, regulation of the delivery rate of the vane pump can at least also take place by means of a control or regulating device, which can comprise a control valve, by which the pressure of a fluid in a pressure chamber of the vane pump, the rotor or the stator (directly or indirectly) bounded by a housing and having a variable size, is controllable.
- a control or regulating device which can comprise a control valve, by which the pressure of a fluid in a pressure chamber of the vane pump, the rotor or the stator (directly or indirectly) bounded by a housing and having a variable size, is controllable.
- a self-regulation of the flow rate of the vane pump may be provided by means of the control valve, for which purpose the pressure of the fluid in the pressure chamber by means of the control valve in response to the pressure generated by the vane pump is controlled.
- the control valve may have a valve body which can be displaced in a valve housing, the valve body defining (directly or indirectly) with the valve housing a control pressure chamber of variable size which conducts fluid directly, or indirectly (ie with the interposition of a functional element influencing a flow of the fluid to a relevant extent) is connected to the high pressure portion of the delivery chamber of the vane pump.
- the valve body directly or indirectly
- the valve body is supported on a spring element such that an increase of the control pressure chamber leads to an increasing bias of the spring element.
- a fluid connection via which the pressure chamber of the vane pump, controlled by the control valve, can be acted upon by the delivered fluid, downstream of a functional component influencing the flow of the fluid or the fluid itself, which is in particular a coolant. and / or cleaning device for the fluid can leave the fluid circuit.
- a branch of a partial flow of the pumped fluid by means of which a control or regulation of the delivery rate of the pump should be carried out using the control valve, downstream of such a cooling and / or cleaning device may affect the functionality of the control valve by a high fluid temperature and / or be avoided by contamination of the fluid.
- the pressure of the fluid which is applied to the control pressure chamber of the control valve, in particular be tapped in a fluid passage of the internal combustion engine, because in an operation of the internal combustion engine primarily the required supply of the internal combustion engine with the fluid can be used for the control or regulation of the flow rate of the vane pump.
- an actuator can be provided, by means of which the size of the control pressure chamber of the control valve can be changed.
- a vane pump according to the invention may furthermore preferably comprise a pressure limiting valve, wherein an inlet of the pressure limiting valve is preferably connected directly to the high pressure section of the delivery chamber in a fluid-conducting manner.
- a pressure limiting valve By means of such a pressure limiting valve, a limitation of the pressure on the high pressure side of the vane pump can be realized.
- an outlet of the pressure limiting valve is connected directly or indirectly in a fluid-conducting manner to the low-pressure section of the delivery chamber of the vane pump.
- a discharge of a portion of the fluid via the then opened pressure relief valve in a fluid reservoir and, for example, a lubricant or coolant reservoir, which is fluidly connected to the low pressure section of the delivery chamber of the vane pump, may be provided.
- pump or "vane pump” is according to the invention not only devices for conveying liquids but devices for conveying fluids in total, i. also of gases. Accordingly, it may be a vane pump according to the invention and also a compressor.
- the Fig. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine according to the invention.
- This includes an internal combustion engine 10 and a fluid system according to the invention with a fluid circuit.
- the fluid circuit may be, for example, a lubricant circuit which, inter alia, serves to supply the internal combustion engine 10 with lubricant.
- a vane pump 12 In the fluid circuit of the fluid system, a vane pump 12 according to the invention is further integrated, by which a fluid is conveyed in the fluid circuit.
- the vane pump 12 sucks the fluid from a fluid reservoir 58 and pushes it under increased hydraulic pressure in the downstream of the vane pump 12 arranged portion of the fluid circuit.
- the vane pump 12 may according to the Fig. 2 be designed as changeable with respect to the specific delivery rate.
- this comprises a housing 14, within which a stator 16 which is of annular design in a section is pivotally mounted, wherein the stator 16 defines a cylindrical interior volume within which a rotor 18 is disposed.
- the rotor 18 of the pump 12 is directly driven by the internal combustion engine 10 itself or with the interposition of a transmission.
- the rotor 18 comprises, in addition to a drive shaft 20, a substantially cylindrical base body 22, which is non-rotatably connected to the drive shaft 20. Distributed over the circumference of the base body 22 are a plurality (seven in this case) of radially and parallel to the axis of rotation 26 of the rotor 18 extending slit-shaped receptacles 38 are provided, in each of which a wing 24 of the rotor 18 in the radial direction with respect to the axis of rotation 26 slidably is arranged.
- annular loading element 28 consisting of a relatively highly elastic material, such as an elastomer, acts on the wings 24 of the rotor 18 in the radial outward direction, whereby these with their relative to the spring member 28 distal end faces against the cylindrical inner volume limiting inner wall of the stator 16 are acted upon.
- the axis of rotation 26 of the rotor 18 is decentralized with respect to the longitudinal axis arranged the cylindrical inner volume. Characterized is delimited between the cylindrical inner volume limiting inner wall of the stator 16 and the lateral surface of the base body 22 of the rotor 18 a cross-section sickle-shaped delivery chamber 30 which is divided by means of the blades 24 of the rotor 18 in pressure chambers with cyclically variable size.
- FIG. 2 an operating position of the vane pump 12 is shown, in which the eccentricity of the rotor 18 with respect to the cylindrical inner volume of the stator 16 is maximum, so that the lateral surface of the base body 22 of the rotor 18 at a peripheral portion of the inner wall of the stator 16 almost contacted.
- this is the case approximately in that peripheral portion in which the lowermost blade 24 of the rotor 18 is positioned.
- This peripheral portion and the offset to this peripheral portion by 180 ° arranged circumferential portion represent those areas in which the delivery chamber 30 is basically divided by means of the wings 24 of the rotor 18 in a negative pressure section and an overpressure section.
- the section of the delivery chamber 30 shown on the left with respect to these circumferential sections represents the low-pressure section in which the radial width of the delivery chamber 30 increases continuously in the direction of rotation of the rotor 18, whereby in those pressure chambers bounded by the vanes 24 located in the negative-pressure section, a negative pressure is generated, which leads to a suction of fluid via a non-visible fluid inlet, which is arranged in the negative pressure portion of the delivery chamber 30.
- the radial width of the reduced in the Fig. 2 right above pressure section whereby the pressure of the fluid, which is present in the local pressure chambers, is increased. This leads to a displacement of this fluid over one in the Fig. 2 non-visible fluid outlet, which is arranged in the overpressure section of the delivery chamber 30.
- stator 16 For a change or reduction of the specific delivery capacity of the stator 16 must under increasing bias of the spring element 34 from in the Fig. 2 pivoted position shown. This is done hydraulically by supplying fluid to a pressure space 36 at a pressure which, taking into account the area over which the pressure is effective, results in a force counteracting the restoring force of the spring element 34 which is temporarily greater than this restoring force. A pivoting of the stator 16 then takes place until an equilibrium of forces between the pressure-related force and the restoring force increasing with increasing prestressing of the spring element 34 is reached again.
- a control or regulation of the specific capacity of the vane pump 12 is thus carried out by means of a variable hydraulic pressure in the pressure chamber 36, said hydraulic pressure by means of a corresponding fluid connection in a Section of the fluid circuit is tapped, the upstream or inside of the internal combustion engine 10, for example, in a fluid channel, which is integrated in a cylinder head or a cylinder housing of the internal combustion engine 10, and downstream of a fluid filter 40 is arranged (see. Fig. 1 ).
- a supply of fluid is controlled in the pressure chamber 36 by means of a control valve 42 which is integrated in the corresponding fluid connection.
- the control valve 42 has a valve body 44 displaceable in the valve body 44 which defines a control pressure chamber 46 of variable size with the valve housing 44, said control pressure chamber 46 via a corresponding portion of the fluid connection with the corresponding portion of the fluid circuit and thus indirectly with the high pressure section of the vane pump 12th connected is.
- the hydraulic pressure of the fluid in the control pressure space 46 of the control valve 42 generates a force on the valve body, which counteracts a restoring force of a prestressed spring element 48 of the control valve 42.
- control valve 42 can also be switched over by means of an actively activatable actuator 50.
- the activation of the actuator 50 can be effected in particular as a function of different (measured or determined in another way) operating parameters of the internal combustion engine by means of a control device, not shown, (in particular a motor control of the internal combustion engine).
- a pressure limiting valve 52 is provided in direct and as short as possible a connection to the high pressure section of the delivery chamber 30.
- the pressure relief valve 52 is integrated in the housing 14 of the vane pump 12 itself.
- the pressure limiting valve 52 which is preferably designed in the form of a simple check valve, opens when a limit value of the hydraulic pressure in the high pressure section of the delivery chamber 30 is exceeded, thereby redirecting a portion of the fluid delivered by the vane pump 12 back into the fluid reservoir 58.
- the fluid filter 40 of the internal combustion engine according to the Fig. 1 is designed to bypass by means of a bypass 56 controlled via a bypass 56, in order to ensure an uninterrupted and sufficient supply of the internal combustion engine 10 with the fluid, in particular in the case of a blockage of the fluid filter 40.
- the invention provides that the pressure chambers into which the delivery chamber 30 of the Wings 24 is divided, each based on the same orientation within the delivery chamber 30 with identical control position of the stator 16, have different volumes.
- the volumes of all of the seven pressure chambers are different. This is achieved in the present embodiment, characterized in that the circumferential distances of adjacent receptacles 38, which are formed within the main body 22 of the rotor 18 and which serve to receive a respective wing 24, are different, as in the Fig. 3 is shown.
- the circumferential distances of the receptacles 38 are between a minimum of 48 ° and a maximum of 55 °, with no equal circumferential distances being provided.
- the total of seven circumferential distances are 48 °, 53 °, 49 °, 54 °, 50 °, 55 °, 51 ° (in the order of clockwise from the smallest circumferential distance).
- the maximum difference between the smallest circumferential distance and the largest circumferential distance, based on the angle enclosed by this, is therefore 7 °.
- the different volumes of the pressure chambers lead to correspondingly different pressure profiles within these pressure chambers over one revolution of the rotor 18, so that overall a non-uniform pressure pulsation of the fluid conveyed by the vane pump 12 is achieved. As a result, an excitation of vibrations of components coming into contact with the fluid can be reduced, which results in relatively smooth running of the vane pump 12.
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Abstract
Eine Flügelzellenpumpe (12) umfasst einen Stator (16) und einen innerhalb des Stators (16) drehbar gelagerten Rotor (18), wobei der Rotor (18) einen Grundkörper (22) und eine Mehrzahl von über dem Umfang des Grundkörpers (22) verteilt angeordneten Flügeln (24) aufweist, die in einer radialen Richtung bezüglich einer Rotationsachse (26) des Rotors (18) verschiebbar in dem Grundkörper (22) gehalten und mittels eines Beaufschlagungselements (28) des Rotors (18) gegen eine Innenseite des Stators (16) beaufschlagt sind, wodurch die Flügel (24) einen von dem Stator (16) und dem Grundkörper (22) begrenzten Förderraum (30) in mehrere Druckkammern unterteilen. Erfindungsgemäß sind die Flügel (24) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass die Volumina von mindestens zwei Druckkammern, bezogen auf dieselbe Ausrichtung dieser Druckkammern innerhalb des Förderraums (30), unterschiedlich sind. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Laufruhe im Vergleich zu einer konventionellen gattungsgemäßen Flügelzellenpumpe.A vane pump (12) comprises a stator (16) and a rotor (18) rotatably mounted within the stator (16), the rotor (18) distributing a base (22) and a plurality of over the circumference of the base (22) arranged wings (24) which in a radial direction with respect to a rotational axis (26) of the rotor (18) slidably held in the base body (22) and by means of a biasing member (28) of the rotor (18) against an inner side of the stator (16 ), whereby the wings (24) divide one of the stator (16) and the base body (22) limited delivery chamber (30) into a plurality of pressure chambers. According to the invention, the wings (24) are arranged and designed such that the volumes of at least two pressure chambers, based on the same orientation of these pressure chambers within the delivery chamber (30), are different. This results in an improved smoothness compared to a conventional generic vane pump.
Description
Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem Stator und einem innerhalb des Stators drehbar gelagerten Rotor, wobei der Rotor einen Grundkörper und eine Mehrzahl von über dem Umfang des Grundkörpers verteilt angeordneten Flügeln aufweist, die in einer radialen Richtung bezüglich einer Rotationsachse des Rotors verschiebbar in dem Grundkörper gehalten und mittels eines Beaufschlagungselements des Rotors gegen eine Innenseite des Stators beaufschlagt sind, wodurch die Flügel einen von dem Stator und dem Grundkörper begrenzten Förderraum in mehrere Druckkammern unterteilen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fluidsystem mit einer solchen Pumpe sowie eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Fluidsystem.The invention relates to a vane pump with a stator and a rotatably mounted inside the stator rotor, wherein the rotor has a base body and a plurality of distributed over the circumference of the body arranged vanes, which in a radial direction with respect to a rotational axis of the rotor displaceable in the base body held and acted upon by an impingement element of the rotor against an inner side of the stator, whereby the wings subdivide a limited by the stator and the base pumping chamber into several pressure chambers. The invention further relates to a fluid system with such a pump and to an internal combustion engine having such a fluid system.
Eine Schmiermittelpumpe in Form einer Flügelzellenpumpe ist beispielsweise aus der
Bei der Flügelzellenpumpe gemäß der
Aus der
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Flügelzellenpumpe hinsichtlich der Laufruhe zu verbessern.The invention had the object to improve a generic vane pump in terms of smoothness.
Diese Aufgabe wird mittels einer Flügelzellenpumpe gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Ein Fluidsystem mit einer solchen Flügelzellenpumpe und eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Fluidsystem sind Gegenstände der Patentansprüche 9 und 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe und damit des erfindungsgemäßen Fluidsystems und der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.This object is achieved by means of a vane pump according to the patent claim 1. A fluid system with such a vane pump and an internal combustion engine with such a fluid system are subject matters of
Eine gattungsgemäße Flügelzellenpumpe umfasst einen Stator und einen innerhalb des Stators drehbar gelagerten Rotor, wobei der Rotor einen Grundkörper und eine Mehrzahl von über dem Umfang des Grundkörpers verteilt angeordneten Flügeln aufweist, die in einer radialen Richtung bezüglich einer Rotationsachse des Rotors verschiebbar in dem Grundkörper gehalten und mittels eines Beaufschlagungselements des Rotors gegen eine Innenseite des Stators beaufschlagt sind, wodurch die Flügel einen von dem Stator und dem Grundkörper begrenzten Förderraum in mehrere Druckkammern unterteilen. Erfindungsgemäß gekennzeichnet ist eine solche Flügelzellenpumpe dadurch, dass die Flügel derart angeordnet und ausgebildet sind, dass die Volumina von mindestens zwei, vorzugsweise von sämtlichen Druckkammern, bezogen auf dieselbe Ausrichtung dieser Druckkammern innerhalb des Förderraums, unterschiedlich sind.A generic vane pump comprises a stator and a rotor rotatably mounted within the stator, wherein the rotor has a base body and a plurality of distributed over the circumference of the base body arranged wings, which held in a radial direction with respect to a rotational axis of the rotor slidably in the base body and are acted upon by an impingement element of the rotor against an inner side of the stator, whereby the wings subdivide a limited space of the stator and the main body delivery chamber into a plurality of pressure chambers. According to the invention, such a vane pump is characterized in that the vanes are arranged and designed such that the volumes of at least two, preferably of all, pressure chambers are different with respect to the same orientation of these pressure chambers within the pumping chamber.
Die unterschiedlichen Volumina der Druckkammern führen zu entsprechend unterschiedlichen Druckverläufen innerhalb dieser Druckräume über einer Umdrehung des Rotors, so dass insgesamt eine ungleichförmige Druckpulsation des durch die Flügelzellenpumpe geförderten Fluids erreicht wird. Dadurch kann zumindest eine Anregung von Schwingungen von mit dem Fluid in Kontakt kommenden Bauteilen gering gehalten werden. Folglich kann sich eine verbesserte Laufruhe einer erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe im Vergleich zu einer konventionellen gattungsgemäßen Flügelzellenpumpe ergeben.The different volumes of the pressure chambers lead to correspondingly different pressure profiles within these pressure chambers over one revolution of the rotor, so that overall a non-uniform pressure pulsation of the fluid conveyed by the vane pump is achieved. As a result, at least an excitation of vibrations of components coming into contact with the fluid can be kept low. Consequently, improved smoothness of a vane pump according to the invention compared to a conventional generic vane pump can result.
Unter der Angabe, wonach die Flügel "in einer radialen Richtung bezüglich einer Rotationsachse des Rotors verschiebbar in dem Grundkörper gehalten" sind, ist nicht zu verstehen, dass die Flügel und/oder die diese verschiebbar aufnehmenden Aufnahmen des Rotors eine exakt radiale Ausrichtung bezüglich der Rotationsachse des Rotors aufweisen müssen. Vielmehr ist hierfür eine Ausrichtung ausreichend, die zumindest eine solche exakt radiale Richtungskomponente umfasst, wobei eine Ausrichtung, die um maximal 20°, vorzugsweise um maximal 10° von der exakt radialen Ausrichtung abweicht, bevorzugt ist.By stating that the vanes are "slidably retained in the body in a radial direction with respect to a rotational axis of the rotor," it is not to be understood that the vanes and / or the slidably receiving receptacles of the rotor have an exact radial orientation with respect to the axis of rotation of the rotor must have. Rather, an alignment is sufficient for this purpose, which comprises at least one such exactly radial direction component, wherein an orientation which deviates by a maximum of 20 °, preferably by a maximum of 10 ° from the exact radial orientation, is preferred.
Das Beaufschlagungselement ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass durch dieses die Flügel unter elastischer Vorspannung gegen die Innenseite des Rotors beaufschlagt sind.The biasing element is preferably designed such that the wings are acted upon by the latter under elastic prestress against the inside of the rotor.
Grundsätzlich können die ungleichen Volumina der Druckkammern durch verschiedene konstruktive Maßnahmen in Alleinstellung oder in Kombination miteinander erzielt werden. Beispielsweise können die Flügel bezüglich der Rotationsachse unterschiedlich ausgerichtet sein oder unterschiedliche Abmessungen in Umfangsrichtung des Rotors aufweisen. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die Umfangsabstände zwischen benachbarten Aufnahmen für die Flügel, die in dem Grundkörper ausgebildet sind, zumindest teilweise und vorzugsweise zwischen allen benachbarten Aufnahmen unterschiedlich sind. Für die Flügel beziehungsweise die diese radial beweglich führenden Aufnahmen des Rotors ist somit eine unterschiedliche Teilung über dem Umfang des Rotors vorgesehen. Dies stellt eine konstruktiv besonders einfache Ausgestaltung dar, durch die die erfindungsgemäß unterschiedlichen Volumina einzelner oder aller Druckkammern der Flügelzellenpumpe realisiert werden können. Insbesondere kann dadurch auch ermöglicht werden, die Flügel selbst identisch auszubilden, wodurch die Herstellung- und Montagekosten für eine solche Flügelzellenpumpe gering gehalten werden können.In principle, the unequal volumes of the pressure chambers can be achieved by different design measures alone or in combination with each other. For example, the wings may be oriented differently with respect to the axis of rotation or have different dimensions in the circumferential direction of the rotor. Preferably, however, it is provided that the circumferential distances between adjacent receptacles for the wings, which are formed in the base body, at least partially and preferably between all adjacent receptacles are different. For the wings or these radially movable recordings of the rotor thus a different pitch over the circumference of the rotor is provided. This represents a structurally particularly simple embodiment, by which the inventively different volumes of individual or all pressure chambers of the vane pump can be realized. In particular, this can also be made possible to design the wings themselves identical, whereby the manufacturing and assembly costs for such a vane pump can be kept low.
In einer bevorzugten Weiterbildung einer solchen erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe kann noch vorgesehen sein, dass die maximale Differenz der Umfangsabstände, bezogen auf den von diesen eingeschlossenen Winkel, höchstens 10° und vorzugsweise höchstens oder möglichst exakt 7° beträgt. Es hat sich herausgestellt sein, dass dadurch die Laufruhe der Flügelzellenpumpe im besonderen Maße verbessert werden kann, weil die Differenz der Umfangsabstände und damit die Differenz der Volumina der Druckkammern bereits groß genug ist, um wirkungsvoll durch eine ungleichmäßigere Druckpulsation eine Schwingungsanregung zu verringern, wobei diese Verringerung einer Schwingungsanregung nur geringfügig durch eine verschlechterte Laufruhe des Rotors infolge einer verschlechterten Rotationssymmetrie des Rotors, die aus der ungleichförmigen Verteilung der Flügel über dem Umfang des Rotors resultiert, kompensiert wird.In a preferred development of such a vane pump according to the invention, it can also be provided that the maximum difference of the circumferential distances, relative to the angle enclosed by these, is at most 10 ° and preferably at most or as exactly as 7 °. It has been found that thereby the smoothness of the vane pump can be particularly improved because the difference in the circumferential distances and thus the difference in the volumes of the pressure chambers is already large enough to effectively reduce vibration excitation by a more uneven pressure pulsation, this Reduction of vibration excitation only slightly by a deteriorated smoothness of the rotor due to a deteriorated rotational symmetry of the rotor, resulting from the non-uniform distribution of the vanes over the circumference of the rotor, is compensated.
Eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe kann vorzugsweise derart ausgebildet sein, dass deren Förderleistung auch unabhängig von der Drehzahl des Rotors einstellbar ist. Hierzu kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Rotor verlagerbar bezüglich des Förderraums angeordnet ist, d.h. durch eine Relativverlagerung von Stator und Rotor wird die Größe und/oder die Form des Förderraums verändert. Hierzu kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass der Rotor oder der Stator (direkt oder indirekt, d.h. unter Zwischenschaltung mindestens eines weiteren Elements) mit einem Gehäuse der Flügelzellenpumpe einen Druckraum veränderlicher Größe begrenzt. Der Druckraum kann dafür vorgesehen sein, dass in diesen ein Fluid eingeleitet wird, wobei sich in Abhängigkeit von Höhe des Drucks des Fluids in dem Druckraum eine definierte Relativanordnung zwischen Stator und Rotor einstellt.A vane pump according to the invention may preferably be designed such that its delivery rate is also adjustable independently of the rotational speed of the rotor. For this purpose, it can preferably be provided that the rotor is arranged to be displaceable with respect to the delivery space, i. by a relative displacement of stator and rotor, the size and / or the shape of the delivery chamber is changed. For this purpose, it can be particularly preferably provided that the rotor or the stator (directly or indirectly, i.e. with the interposition of at least one further element) with a housing of the vane pump limits a pressure chamber of variable size. The pressure chamber can be provided for introducing a fluid into it, wherein a defined relative arrangement between the stator and the rotor is established as a function of the level of the pressure of the fluid in the pressure chamber.
Zur Ausbildung einer erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe, die in konstruktiv einfacher und damit vorteilhafter Weise eine Steuerung oder Regelung der spezifischen Förderleistung in Abhängigkeit von einem Druck des Fluids, das in dem Druckraum vorliegt, ermöglicht, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Rotor oder der Stator derart an einem Federelement abgestützt ist, dass eine Vergrößerung des Druckraums zu einer zunehmenden Vorspannung des Federelements führt. Der Druck des Fluids in dem Druckraum arbeitet somit gegen ein Federelement, so dass durch eine relative Erhöhung des Drucks eine Verlagerung des Rotors oder des Stators bezüglich des Förderraums in Richtung einer Vergrößerung oder Verkleinerung der Förderleistung realisiert werden kann, während eine relative Verringerung des Drucks infolge der dann temporär überwiegenden Rückstellkraft des Federelements zu einer solchen Verlagerung des Rotors oder Stators führt, durch die die Förderleistung entsprechend anders verändert wird.To form a vane cell pump according to the invention, which in a structurally simple and thus advantageous manner, a control or regulation of the specific delivery rate in response to a pressure of the fluid present in the pressure chamber allows, may preferably be provided that the rotor or the stator so on a spring element is supported, that an increase of the pressure chamber leads to an increasing bias of the spring element. The pressure of the fluid in the pressure space thus operates against a spring element, so that by a relative increase in the pressure, a displacement of the rotor or the stator with respect to the pumping chamber in the direction of increasing or decreasing the capacity can be realized, while a relative reduction of the pressure due then temporarily predominantly restoring force of the spring element leads to such a displacement of the rotor or stator, by which the delivery rate is changed accordingly differently.
Ein erfindungsgemäßes Fluidsystem umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe und zumindest einen Fluidkreislauf, in dem ein Fluid mittels der Flügelzellenpumpe förderbar ist.A fluid system according to the invention comprises at least one vane pump according to the invention and at least one fluid circuit in which a fluid can be conveyed by means of the vane pump.
Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine umfasst zumindest ein erfindungsgemäßes Fluidsystem und einen in den Fluidkreislauf des Fluidsystems integrierten Verbrennungsmotor.An internal combustion engine according to the invention comprises at least one fluid system according to the invention and an internal combustion engine integrated in the fluid circuit of the fluid system.
Bei dem Fluidsystem kann es sich beispielsweise um ein Schmiermittelsystem handeln, so das für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine vorzugsweise eine Fluidverbindung zwischen dem Niederdruckabschnitt des Förderraums der Flügelzellenpumpe und einem Schmiermittelreservoir vorgesehen sein kann. Alternativ kann es sich bei dem Fluidsystem um beispielsweise ein Kühlsystem der Brennkraftmaschine handeln, wobei das zu fördernde Fluid dann insbesondere eine Kühlflüssigkeit sein kann.The fluid system may be, for example, a lubricant system, so that for an internal combustion engine according to the invention preferably a fluid connection between the low pressure section of the delivery chamber of the vane pump and a lubricant reservoir may be provided. Alternatively, the fluid system may be, for example, a cooling system of the internal combustion engine, wherein the fluid to be delivered may then in particular be a cooling fluid.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fluidsystems kann vorgesehen sein, dass eine Steuerung und insbesondere Regelung der Förderleistung der Flügelzellenpumpe zumindest auch mittels einer Steuerungs- oder Regelungseinrichtung erfolgen kann, die ein Steuerventil umfassen kann, durch das der Druck eines Fluids in einem Druckraum der Flügelzellenpumpe, den der Rotor oder der Stator (direkt oder indirekt) mit einem Gehäuse begrenzt und der eine veränderliche Größe aufweist, steuerbar ist.In a preferred refinement of the fluid system according to the invention, it can be provided that control and, in particular, regulation of the delivery rate of the vane pump can at least also take place by means of a control or regulating device, which can comprise a control valve, by which the pressure of a fluid in a pressure chamber of the vane pump, the rotor or the stator (directly or indirectly) bounded by a housing and having a variable size, is controllable.
Vorzugsweise kann eine Selbstregelung der Förderleistung der Flügelzellenpumpe mittels des Steuerventils vorgesehen sein, wozu der Druck des Fluids in dem Druckraum mittels des Steuerventils in Abhängigkeit von dem Druck, den die Flügelzellenpumpe erzeugt, geregelt wird. Hierzu kann das Steuerventil einen in einem Ventilgehäuse verlagerbaren Ventilköper aufweisen, wobei der Ventilköper (direkt oder indirekt) mit dem Ventilgehäuse einen Steuerdruckraum veränderlicher Größe begrenzt, der direkt oder vorzugsweise indirekt (d.h. unter Zwischenschaltung eines eine Strömung des Fluids im relevanten Maße beeinflussenden Funktionselements) fluidleitend mit dem Hochdruckabschnitt des Förderraums der Flügelzellenpumpe verbunden ist. Bei einer konstruktiv einfachen und somit vorteilhaften Ausgestaltung eines solchen Steuerventils kann dann noch vorgesehen sein, dass der Ventilköper (direkt oder indirekt) derart an einem Federelement abgestützt ist, dass eine Vergrößerung des Steuerdruckraums zu einer zunehmenden Vorspannung des Federelements führt.Preferably, a self-regulation of the flow rate of the vane pump may be provided by means of the control valve, for which purpose the pressure of the fluid in the pressure chamber by means of the control valve in response to the pressure generated by the vane pump is controlled. For this purpose, the control valve may have a valve body which can be displaced in a valve housing, the valve body defining (directly or indirectly) with the valve housing a control pressure chamber of variable size which conducts fluid directly, or indirectly (ie with the interposition of a functional element influencing a flow of the fluid to a relevant extent) is connected to the high pressure portion of the delivery chamber of the vane pump. In a structurally simple and thus advantageous embodiment of such a control valve can then be provided that the valve body (directly or indirectly) is supported on a spring element such that an increase of the control pressure chamber leads to an increasing bias of the spring element.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass eine Fluidverbindung, über die der Druckraum der Flügelzellenpumpe, gesteuert mittels des Steuerventils, mit dem geförderten Fluid beaufschlagbar ist, stromab einer die Strömung des Fluids oder das Fluid selbst beeinflussenden Funktionskomponente, bei der es sich insbesondere um eine Kühl- und/oder Reinigungsvorrichtung für das Fluid handeln kann, aus dem Fluidkreislauf abgehen. Durch eine Abzweigung eines Teilstroms des geförderten Fluids, mittels dessen eine Steuerung oder Regelung der Förderleistung der Pumpe unter Verwendung des Steuerventils erfolgen soll, stromab einer solchen Kühl- und/oder Reinigungsvorrichtung kann eine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Steuerventils durch eine zu hohe Fluidtemperatur und/oder durch eine Verunreinigung des Fluids vermieden werden.Preferably, it may be provided that a fluid connection, via which the pressure chamber of the vane pump, controlled by the control valve, can be acted upon by the delivered fluid, downstream of a functional component influencing the flow of the fluid or the fluid itself, which is in particular a coolant. and / or cleaning device for the fluid can leave the fluid circuit. By a branch of a partial flow of the pumped fluid, by means of which a control or regulation of the delivery rate of the pump should be carried out using the control valve, downstream of such a cooling and / or cleaning device may affect the functionality of the control valve by a high fluid temperature and / or be avoided by contamination of the fluid.
Bei einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, die ein solches Fluidsystem aufweist, kann der Druck des Fluids, mit dem der Steuerdruckraum des Steuerventils beaufschlagt wird, insbesondere in einem Fluidkanal des Verbrennungsmotors abgegriffen werden, weil in einem Betrieb des Verbrennungsmotors primär die erforderliche Versorgung des Verbrennungsmotors mit dem Fluid für die Steuerung oder Regelung der Förderleistung der Flügelzellenpumpe herangezogen werden kann.In an internal combustion engine according to the invention, which has such a fluid system, the pressure of the fluid, which is applied to the control pressure chamber of the control valve, in particular be tapped in a fluid passage of the internal combustion engine, because in an operation of the internal combustion engine primarily the required supply of the internal combustion engine with the fluid can be used for the control or regulation of the flow rate of the vane pump.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Selbstregelung der Förderleistung der Flügelzellenpumpe mittels des Steuerventils kann auch vorgesehen sein, das Steuerventil aktiv zu betätigen oder zu beeinflussen, wodurch insbesondere eine (noch) genauere Anpassung der Förderleistung an einen veränderlichen Bedarf des zu fördernden Fluids erfolgen kann. Hierzu kann in einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fluidsystems ein Aktor vorgesehen sein, durch den die Größe des Steuerdruckraums des Steuerventils veränderbar ist.Alternatively or in addition to a self-regulation of the delivery rate of the vane pump by means of the control valve may also be provided to actively actuate or influence the control valve, which in particular a (more) more accurate adjustment of the delivery to a variable demand of the fluid to be delivered can take place. For this purpose, in a preferred embodiment of the fluid system according to the invention, an actuator can be provided, by means of which the size of the control pressure chamber of the control valve can be changed.
Eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe kann weiterhin bevorzugt ein Druckbegrenzungsventil umfassen, wobei ein Einlass des Druckbegrenzungsventils mit dem Hochdruckabschnitt des Förderraums vorzugsweise direkt fluidleitend verbunden ist. Mittels eines solchen Druckbegrenzungsventils kann eine Begrenzung des Drucks auf der Hochdruckseite der Flügelzellenpumpe realisiert werden. Hierzu kann vorgesehen sein, dass ein Auslass des Druckbegrenzungsventils mit dem Niederdruckabschnitt des Förderraums der Flügelzellenpumpe direkt oder indirekt fluidleitend verbunden ist. Vorzugsweise kann dabei eine Ableitung eines Teils des Fluids über das dann geöffnete Druckbegrenzungsventil in ein Fluidreservoir und beispielsweise ein Schmiermittel- oder Kühlmittelreservoir, das mit dem Niederdruckabschnitt des Förderraums der Flügelzellenpumpe fluidleitend verbunden ist, vorgesehen sein.A vane pump according to the invention may furthermore preferably comprise a pressure limiting valve, wherein an inlet of the pressure limiting valve is preferably connected directly to the high pressure section of the delivery chamber in a fluid-conducting manner. By means of such a pressure limiting valve, a limitation of the pressure on the high pressure side of the vane pump can be realized. For this purpose, it can be provided that an outlet of the pressure limiting valve is connected directly or indirectly in a fluid-conducting manner to the low-pressure section of the delivery chamber of the vane pump. Preferably, a discharge of a portion of the fluid via the then opened pressure relief valve in a fluid reservoir and, for example, a lubricant or coolant reservoir, which is fluidly connected to the low pressure section of the delivery chamber of the vane pump, may be provided.
Der Begriff "Pumpe" beziehungsweise "Flügelzellenpumpe" soll erfindungsgemäß nicht nur Vorrichtungen zum Fördern von Flüssigkeiten sondern Vorrichtungen zum Fördern von Fluiden insgesamt, d.h. auch von Gasen, umfassen. Demnach kann es sich bei einer erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe und auch um einen Verdichter handeln.The term "pump" or "vane pump" is according to the invention not only devices for conveying liquids but devices for conveying fluids in total, i. also of gases. Accordingly, it may be a vane pump according to the invention and also a compressor.
Die unbestimmten Artikel ("ein", "eine", "einer" und "eines"), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.The indefinite articles ("a", "an", "an" and "an"), in particular in the patent claims and in the description generally describing the claims, are to be understood as such and not as numerical words. Corresponding to this concretized components are thus to be understood that they are present at least once and may be present more than once.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
- Fig. 1:
- eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;
- Fig. 2:
- eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe; und
- Fig., 3:
- einen Grundkörper eines Rotors der Flügelzellenpumpe gemäß der
Fig. 2 .
- Fig. 1:
- a schematic representation of an internal combustion engine according to the invention;
- Fig. 2:
- a detailed view of a vane pump according to the invention; and
- Fig. 3:
- a main body of a rotor of the vane pump according to the
Fig. 2 ,
Die
In den Fluidkreislauf des Fluidsystems ist weiterhin eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe 12 integriert, durch die ein Fluid in dem Fluidkreislauf gefördert wird. Dazu saugt die Flügelzellenpumpe 12 das Fluid aus einem Fluidreservoir 58 an und drückt dieses unter erhöhtem hydraulischem Druck in den stromab der Flügelzellenpumpe 12 angeordneten Abschnitt des Fluidkreislaufs.In the fluid circuit of the fluid system, a
Die Flügelzellenpumpe 12 kann gemäß der
Bei der Brennkraftmaschine gemäß der
Der Rotor 18 umfasst neben einer Antriebswelle 20 einen im Wesentlichen zylindrischen Grundkörper 22, der drehfest mit der Antriebswelle 20 verbunden ist. Über dem Umfang des Grundkörpers 22 verteilt sind eine Mehrzahl (hier konkret sieben) von sich radial und parallel zur Rotationsachse 26 des Rotors 18 erstreckenden, schlitzförmigen Aufnahmen 38 vorgesehen, in denen jeweils ein Flügel 24 des Rotors 18 in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse 26 verschiebbar angeordnet ist. Ein innerhalb des Grundkörpers 22 angeordnetes, ringförmiges Beaufschlagungselement 28, bestehend aus einem relativ hochelastischen Werkstoff, beispielsweise einem Elastomer, beaufschlagt die Flügel 24 des Rotors 18 in radialer Richtung nach außen, wodurch diese mit ihren bezüglich des Federelements 28 distalen Stirnseiten gegen die das zylindrische Innenvolumen begrenzende Innenwandung des Stators 16 beaufschlagt sind.The
In allen möglichen (Schwenk-)Stellungen des Stators 16 innerhalb des Gehäuses 14 (gegebenenfalls mit Ausnahme einer Nullstellung, in der die Förderleistung der Flügelzellenpumpe 12 trotz eines rotierenden Antriebs des Rotors 16 Null beträgt) ist die Rotationsachse 26 des Rotors 18 dezentral bezüglich der Längsachse des zylindrischen Innenvolumens angeordnet. Dadurch ist zwischen der das zylindrische Innenvolumen begrenzenden Innenwandung des Stators 16 und der Mantelfläche des Grundkörpers 22 des Rotors 18 ein im Querschnitt sichelförmiger Förderraum 30 begrenzt, der mittels der Flügel 24 des Rotors 18 in Druckkammern mit zyklisch veränderlicher Größe unterteilt ist.In all possible (pivoting) positions of the
In der
Bei einem Rotationsantrieb des Rotors 18 im Uhrzeigersinn gemäß der
Infolge der maximal möglichen Exzentrizität des Rotors 18 bezüglich des Stators 16 gemäß derDue to the maximum possible eccentricity of the
Für eine Veränderung beziehungsweise Verkleinerung der spezifischen Förderleistung muss der Stator 16 unter zunehmender Vorspannung des Federelements 34 aus der in der
Eine Steuerung oder Regelung der spezifischen Förderleistung der Flügelzellenpumpe 12 erfolgt demnach mittels eines veränderlichen hydraulischen Drucks in dem Druckraum 36, wobei dieser hydraulische Druck mittels einer entsprechenden Fluidverbindung in einem Abschnitt des Fluidkreislaufs abgegriffen wird, der stromauf oder innerhalb des Verbrennungsmotors 10, beispielsweise in einem Fluidkanal, der in einen Zylinderkopf oder ein Zylindergehäuse des Verbrennungsmotors 10 integriert ist, und stromab eines Fluidfilters 40 angeordnet ist (vgl.
Das Steuerventil 42 weist einen in einem Ventilgehäuse 44 verschiebbaren Ventilköper auf, der mit dem Ventilgehäuse 44 einen Steuerdruckraum 46 veränderlicher Größe begrenzt, wobei dieser Steuerdruckraum 46 über einen entsprechenden Abschnitt der Fluidverbindung mit dem entsprechenden Abschnitt des Fluidkreislaufs und damit indirekt mit dem Hochdruckabschnitt der Flügelzellenpumpe 12 verbunden ist. Der hydraulische Druck des Fluids in dem Steuerdruckraum 46 des Steuerventils 42 erzeugt eine Kraft auf den Ventilkörper, die einer Rückstellkraft eines vorgespannten Federelements 48 des Steuerventils 42 entgegenwirkt. Übersteigt diese hydraulisch erzeugte Kraft infolge einer Förderung von Fluid durch die Flügelzellenpumpe 12 über dem Bedarf des Verbrennungsmotors 10 die Rückstellkraft des Federelements 48 so weit, dass das Steuerventil 42 umgeschaltet wird, wird der erste Druckraum 36 mit dem entsprechenden Abschnitt des Fluidkreislaufs verbunden. Der so erzeugte relativ hohe hydraulische Druck in dem Druckraum 36 führt dann zu einem Verschwenken des Stators 16 innerhalb des Gehäuses 14 der Flügelzellenpumpe 12 und folglich zu einer Verringerung der spezifischen Förderleistung der Flügelzellenpumpe 12 in Abhängigkeit von dem konkreten hydraulischen Druck in dem entsprechenden Abschnitt des Fluidkreislaufs. Mittels des Steuerventils 42 wird folglich eine Selbstregelung der spezifischen Förderleistung der Pumpe 12 in Abhängigkeit von dem hydraulischen Druck des von der Flügelzellenpumpe 12 geförderten Fluids realisiert.The
Um eine möglichst exakte Anpassung der absoluten Förderleistung der Flügelzellenpumpe 12 an den Fluidbedarf des Verbrennungsmotors 10 (und gegebenenfalls anderer in den Fluidkreislauf integrierter Komponenten) zu erreichen, kann das Steuerventil 42 ergänzend auch mittels eines aktiv ansteuerbaren Aktors 50 umgeschaltet werden. Dabei kann ein Ansteuern des Aktors 50 insbesondere in Abhängigkeit von verschiedenen (gemessenen oder auf andere Weise ermittelten) Betriebsparametern der Brennkraftmaschine mittels einer nicht dargestellten Steuervorrichtung (insbesondere einer Motorsteuerung der Brennkraftmaschine) erfolgen.In order to achieve as exact as possible an adaptation of the absolute delivery rate of the
Insbesondere nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine bei relativ niedrigen Umgebungstemperaturen und folglich bei einer relativ hohen Viskosität des Fluids (insbesondere bei einem Schmiermittel relevant) kann es dazu kommen, dass die Flügelzellenpumpe 12 infolge eines kurzfristig oder unmittelbar nach dem Kaltstart vorliegenden Antriebs des Verbrennungsmotors 10 mit relativ hohen Betriebsdrehzahlen und in Kombination mit der durch das Federelement 34 eingestellten Stellung des Stators 16, die zu einer maximalen spezifischen Förderleistung führt, eine relativ hohe absolute Förderleistung aufweist, die infolge der relativ schlechten Fließfähigkeit des Fluids (Schmiermittels) zu einem hohen hydraulischen Druck in dem Hochdruckabschnitt der Flügelzellenpumpe 12 und in dem sich direkt daran anschließenden Abschnitt des Fluidkreislaufs (insbesondere in dem sich bis zu dem Fluidfilter 40 erstreckenden Abschnitt) führt, während der hydraulische Druck in demjenigen Abschnitt des Fluidkreislaufs, in dem die das Steuerventil 42 integrierende Fluidverbindung abgeht, deutlich darunter liegt. Dies könnte zu einer vergleichsweise hohen Belastung der Flügelzellenpumpe 12 und der Fluidleitungen in dem sich an die Flügelzellenpumpe 12 unmittelbar anschließenden Abschnitt des Fluidkreislaufs sowie zu einem unnötig hohen Antriebswiderstand für den Verbrennungsmotor 10, der durch die Flügelzellenpumpe 12 erzeugt wird, führen. Da der hydraulische Druck in dem Abschnitt des Fluidkreislaufs, in dem die das Steuerventil 42 integrierende Fluidleitung abgeht, dann deutlich niedriger als in dem Hochdruckabschnitt der Flügelzellenpumpe 12 ist, kann über den hydraulischen Druck in dem Druckraum 36 keine geeignete Regelung der spezifischen Förderleistung der Flügelzellenpumpe 12 erreicht werden.In particular after a cold start of the internal combustion engine at relatively low ambient temperatures and consequently at a relatively high viscosity of the fluid (Relevant in particular with a lubricant), it may happen that the
Um diesen Nachteil zu vermeiden ist ein Druckbegrenzungsventil 52 in direkter und möglichst kurzer Verbindung mit dem Hochdruckabschnitt des Förderraums 30 vorgesehen. Bei der Flügelzellenpumpe 12 gemäß der
Der Fluidfilter 40 der Brennkraftmaschine gemäß der
Um für die Flügelzellenpumpe 12 eine möglichst gute Laufruhe realisieren zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Druckkammern, in die der Förderraum 30 von den Flügeln 24 unterteilt ist, jeweils bezogen auf dieselbe Ausrichtung innerhalb des Förderraums 30 bei identischer Regelstellung des Stators 16, unterschiedliche Volumina aufweisen. Dabei sind die Volumina sämtlicher der insgesamt sieben Druckkammern unterschiedlich. Erreicht wird dies in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Umfangsabstände benachbarter Aufnahmen 38, die innerhalb des Grundkörpers 22 des Rotors 18 ausgebildet sind und die der Aufnahme jeweils eines Flügels 24 dienen, unterschiedlich sind, wie dies in der
Die unterschiedlichen Volumina der Druckkammern führen zu entsprechend unterschiedlichen Druckverläufen innerhalb dieser Druckkammern über einer Umdrehung des Rotors 18, so dass insgesamt eine ungleichförmige Druckpulsation des durch die Flügelzellenpumpe 12 geförderten Fluids erreicht wird. Dadurch kann eine Anregung von Schwingungen von mit dem Fluid in Kontakt kommenden Bauteilen verringert werden, was in einer relativ guten Laufruhe der Flügelzellenpumpe 12 resultiert.The different volumes of the pressure chambers lead to correspondingly different pressure profiles within these pressure chambers over one revolution of the
- 1010
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 1212
- FlügelzellenpumpeVane pump
- 1414
- Gehäusecasing
- 1616
- Statorstator
- 1818
- Rotorrotor
- 2020
- Antriebswelledrive shaft
- 2222
- Grundkörper des RotorsBasic body of the rotor
- 2424
- Flügelwing
- 2626
- Rotationsachse des RotorsRotation axis of the rotor
- 2828
- Beaufschlagungselement des RotorsBeaufschlagungselement of the rotor
- 3030
- Förderraumdelivery chamber
- 3232
- Schwenkgelenkpivot
- 3434
- Federelement der PumpeSpring element of the pump
- 3636
- Druckraumpressure chamber
- 3838
- Aufnahme des GrundkörpersRecording of the main body
- 4040
- Fluidfilterfluid filter
- 4242
- Steuerventilcontrol valve
- 4444
- Ventilgehäusevalve housing
- 4646
- SteuerdruckraumControl pressure chamber
- 4848
- Federelement des SteuerventilsSpring element of the control valve
- 5050
- Aktoractuator
- 5252
- DruckbegrenzungsventilPressure relief valve
- 5454
- Rückschlagventilcheck valve
- 5656
- Bypassbypass
- 5858
- Fluidreservoirfluid reservoir
Claims (10)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
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AK | Designated contracting states |
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AX | Request for extension of the european patent |
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18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20180828 |