Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit wenigstens einem Flügel und zugeordnetem Unterflügelbereich, in den ein von der Pumpe zu förderndes Druckfluid einleitbar ist, um den Flügel mit Druck zu beaufschlagen.
Bei Flügelzellenpumpen der genannten Art wird der Flügel oder werden die mehreren Flügel jeweils im Unterflügelbereich mit dem von der Pumpe geförderten Druckfluid beaufschlagt, um zu gewährleisten, dass der oder die Flügel auch im unteren Drehzahlbereich, wie etwa beim Anfahren der Pumpe, nach außen in Richtung auf eine den Rotor umgebende Kurvenstruktur gedrückt werden, um die Förderzellen der Pumpe fluidisch voneinander zu trennen. Die Versorgung des Unterflügelbereichs geht mit einer Verringerung des Pumpenwirkungsgrads einher.
Die
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Unterflügelbereich einer Flügelzellenpumpe auch bei geringer Pumpendrehzahl sicher mit Druckfluid zu versorgen und einen damit verbundenen Wirkungsgradverlust gering zu halten.
Gegenstand der Erfindung ist eine Flügelzellenpumpe mit einem um eine Drehachse drehbaren Rotor und einem oder mehreren Flügeln, der oder die jeweils in einer zugeordneten, vorzugsweise schlitzförmigen, Flügelaufnahme des Rotors hin und her beweglich ist oder sind. Das Wort "ein" wird nur in der Wendung "ein oder mehrere" als Zahlwort, sonst stets als unbestimmter Artikel verstanden. Eine Kurvenstruktur umgibt den Rotor und begrenzt einen Förderraum der Pumpe radial außen. Radial innen begrenzt der Rotor den Förderraum. Die Kurvenstruktur führt bei einer Drehbewegung des Rotors den oder die Flügel, so dass sich im Verlauf der Drehbewegung periodisch vergrößernde und wieder verkleinernde Förderzellen bilden. Die Kurvenstruktur weist hierfür an einer dem Rotor radial zugewandten Innenseite eine Führungskurve auf, gegen die der nur eine Flügel oder die vorzugsweise mehreren Flügel drücken, so dass sich zwischen der Kurvenstruktur und dem jeweiligen Flügel ein Dichtspalt bildet, der die an den jeweiligen Flügel grenzenden, benachbarten Förderzellen fluidisch voneinander trennt. Die Kurvenstruktur kann magnetisch sein, um den oder die Flügel nach außen anzuziehen.
Die Flügelzellenpumpe umfasst ferner eine dem Rotor axial zugewandte Stirnplatte mit einem Druckdurchgang zur Abförderung von Druckfluid von der Pumpe und einem Versorgungsdurchgang zur Versorgung eines Unterflügelbereichs mit Druckfluid, das von dem Druckfluid, das durch den Druckdurchgang strömt, abgezweigt wird. Weist die Flügelzellenpumpe mehrere Flügel auf, die in Flügelaufnahmen des Rotors hin und her beweglich sind, ist in jeder der Flügelaufnahmen ein Unterflügelbereich gebildet, der im Pumpenbetrieb über den oder die Versorgungsdurchgänge der Stirnplatte mit dem Druckfluid versorgt wird.
Die Stirnplatte begrenzt den Förderraum an einer Stirnseite des Rotors. Ein Gehäuseteil begrenzt den Förderraum an der anderen Stirnseite des Rotors. Die Stirnplatte kann aus mehreren separat gefertigten Stücken fest gefügt sein, bevorzugt ist sie jedoch im Ganzen in einem Verfahren der Urformung in einem Stück geformt. Der Begriff "Stirnplatte" ist nicht so zu verstehen, dass die Stirnplatte im engen Sinne eine Platte sein muss. Andererseits kann sie dem Rotor zugewandt eine plane Stirnfläche aufweisen, mit der sie an der betreffenden Stirnseite des Rotors den Förderraum begrenzt. Die Stirnplatte kann einen oder mehrere Druckdurchgänge und/oder einen oder mehrere Versorgungsdurchgänge aufweisen.
Die Pumpe kann einflutig oder mehrflutig gebildet sein. Sie kann auch bei Ausführung als einflutige Pumpe auf der Hochdruckseite mehrere Druckdurchgänge aufweisen, die in zweckmäßigen Ausführungen in der Stirnplatte vorgesehen sind. Ist die Pumpe als mehrflutige Pumpe gebildet, weist die Stirnplatte zweckmäßigerweise wenigstens einen Druckdurchgang pro Flut auf. Ungeachtet der Frage, ob die Pumpe einflutig oder mehrflutig ausgeführt ist, kann die Stirnplatte einen oder mehrere Versorgungsdurchgänge aufweisen. Vorzugsweise weist sie wenigstens einen Versorgungsdurchgang pro Flut auf. Sind mehrere Versorgungsdurchgänge vorhanden, kann jeder der Versorgungsdurchgänge in der Stirnplatte vorgesehen sein. Soweit Merkmale des Druckdurchgangs beschrieben werden, weist bei Vorhandensein mehrerer Druckdurchgänge jeder weitere Druckdurchgang diese Merkmale vorzugsweise ebenfalls auf. Soweit Merkmale des Versorgungsdurchgangs beschrieben werden, weist bei Vorhandensein mehrerer Versorgungsdurchgänge jeder weitere Versorgungsdurchgang diese Merkmale vorzugsweise ebenfalls auf.
Das den Druckdurchgang durchströmende Druckfluid wird mittels einer Strömungsleiteinrichtung an einer vom Rotor axial abgewandten Stirnseite der Stirnplatte auf unterschiedlichen Strömungspfaden durch einen ersten Auslassbereich und einen zweiten Auslassbereich der Pumpe abgefördert. Der erste Auslassbereich dient der Abförderung eines ersten Teilstroms des durch den Druckdurchgang strömenden Druckfluids. Der zweite Auslassbereich dient der Abförderung eines zweiten Teilstroms des durch den Druckdurchgang strömenden Druckfluids. Der erste Auslassbereich und/oder der zweite Auslassbereich kann oder können jeweils in vorteilhaften Ausführungen als eine oder mehrere Durchgangsöffnungen der Strömungsleiteinrichtung gebildet sein.
Die Strömungsleiteinrichtung kann Bestandteil der Stirnplatte sein. Sie kann mit der Stirnplatte fest gefügt, beispielsweise geschweißt, geklebt oder verschraubt, sein. Sie kann mit der Stirnplatte auch in einem Verfahren der Urformung gemeinsam geformt sein. In bevorzugten Ausführungen wird die Strömungsleiteinrichtung jedoch separat von der Stirnplatte gefertigt und beim Zusammenbau der Pumpe montiert, bevorzugt lösbar. Im montierten Zustand steht sie vorzugsweise direkt in Kontakt mit der Stirnplatte. Bevorzugt hat sie im montierten Zustand axialen Druckkontakt mit der Stirnplatte.
Nach der Erfindung ist ein mittels Stirnplatte und Strömungsleiteinrichtung auf der Hochdruckseite der Pumpe gebildeter Strömungsleitbereich so gestaltet, dass sich für das aus dem Druckdurchgang der Stirnplatte strömende Druckfluid ein erster Strömungspfad, ein zweiter Strömungspfad und wenigstens ein weiterer, dritter Strömungspfad bilden. Auf dem ersten Strömungspfad strömt der erste Teilstrom des Druckfluids durch den ersten Auslassbereich ab. Der zweite Strömungspfad zweigt vom ersten Strömungspfad ab und verbindet den Druckdurchgang mit dem Versorgungsdurchgang der Stirnplatte. Die Strömungsleiteinrichtung begrenzt den zweiten Strömungspfad, bevorzugt zumindest in axialer Richtung, so dass das abgezweigte Druckfluid auf dem zweiten Strömungspfad zwischen der Strömungsleiteinrichtung und der zugewandten Stirnseite der Stirnplatte zum Versorgungsdurchgang strömt. Der dritte Strömungspfad verbindet den Versorgungsdurchgang mit dem zweiten Auslassbereich, so dass Druckfluid vom Versorgungsdurchgang zum zweiten Auslassbereich und durch diesen abströmen kann. Der dritte Strömungspfad wird ebenfalls von der Strömungsleiteinrichtung begrenzt, bevorzugt zumindest in axialer Richtung, so dass Druckfluid auf dem dritten Strömungspfad zwischen der Strömungsleiteinrichtung und der zugewandten Stirnseite der Stirnplatte zum zweiten Auslassbereich strömt.
Indem der erste Teilstrom längs des ersten Strömungspfads abströmt und ein Teil des durch den Druckdurchgang der Stirnplatte strömenden Druckfluids mittels der Strömungsleiteinrichtung in den zweiten Strömungspfad umgeleitet wird, kann über den zweiten Strömungspfad die Versorgung des Unterflügelbereichs sichergestellt werden, andererseits aber der erste Teilstrom auf dem ersten Strömungspfad direkt auf kurzem Wege und dadurch mit nur geringem Strömungswiderstand verlustarm abgefördert werden.
Vorteilhaft ist, wenn der erste Auslassbereich in axialer Sicht mit einer stromabwärtigen Auslassöffnung des Druckdurchgangs überlappt, damit der erste Teilstrom von der stromabwärtigen Auslassöffnung des Druckdurchgangs in axialer Richtung auf kurzem Wege zum ersten Auslassbereich strömen und vorzugsweise auch axial durch den ersten Auslassbereich von der Pumpe abströmen kann. In bevorzugten Ausführungen überlappt der erste Auslassbereich in axialer Sicht nur einen ersten Teilbereich der stromabwärtigen Auslassöffnung des Druckdurchgangs, und die Strömungsleiteinrichtung überlappt einen zweiten Teilbereich der stromabwärtigen Auslassöffnung des Druckdurchgangs, so dass nur ein Teil des durch den Druckdurchgang strömenden Druckfluids als der erste Teilstrom durch den ersten Auslassbereich abströmt und ein anderer Teil des durch den Druckdurchgang strömenden Druckfluids von der Strömungsleiteinrichtung zur Seite in den zweiten Strömungspfad gelenkt wird. Die Strömungsleiteinrichtung kann für den abzulenkenden Teil des durch den Druckdurchgang strömenden Druckfluids als eine den betreffenden Teil der Strömung umlenkende Pralleinrichtung wirken. Durch die Aufteilung in den durch den ersten Auslassbereich abströmenden ersten Teilstrom und den in den zweiten Strömungspfad umgelenkten weiteren Teilstrom wird der erste Teilstrom axial auf kurzem Wege und dadurch verlustarm abgefördert, andererseits aber eine Strömung in Richtung auf den Versorgungsdurchgang und damit eine sichere Versorgung des Unterflügelbereichs erzwungen.
Um die Versorgung des Unterflügelbereichs mit Druckfluid zu gewährleisten, wird es bevorzugt, wenn der Strömungswiderstand des dritten Strömungspfads, der vom Versorgungsdurchgang zum zweiten Auslassbereich führt, größer ist als der Strömungswiderstand des zweiten Strömungspfads, auf dem das abgezweigte Druckfluid von der Stelle der Abzweigung bis zum Versorgungsdurchgang strömt. In noch einer Ausgestaltung, die ebenfalls der Sicherstellung der Versorgung des Unterflügelbereichs mit Druckfluid dient, kann der Strömungswiderstand des ersten Strömungspfads größer als der Strömungswiderstand des zweiten Strömungspfads sein. Obgleich bereits vorteilhaft ist, wenn nur eine der beiden Maßnahmen verwirklicht wird, wird die Versorgung besonders sicher gewährleistet, wenn der zweite Strömungspfad einen geringeren Strömungswiderstand als der erste Strömungspfad und auch einen geringeren Strömungswiderstand als der dritte Strömungspfad aufweist. Wenn von einem Strömungswiderstand eines Strömungspfads die Rede ist, so ist damit der Gesamtwiderstand des jeweiligen Strömungspfads gemeint, also der Widerstand, den das Druckfluid beim Durchströmen des jeweiligen Strömungspfads insgesamt erfährt.
Im ersten Strömungspfad kann eine Widerstandsstruktur angeordnet sein, um den Strömungswiderstand des ersten Strömungspfads zu vergrößern. Im dritten Strömungspfad kann eine Widerstandsstruktur angeordnet sein, um den Strömungswiderstand des dritten Strömungspfads zu vergrößern. In bevorzugten Ausführungen ist sowohl im ersten Strömungspfad als auch im dritten Strömungspfad eine Widerstandsstruktur angeordnet, um sowohl den Strömungswiderstand des ersten Strömungspfads als auch den Strömungswiderstand des dritten Strömungspfads zu vergrößern. Die Erhöhung des Strömungswiderstands beider Strömungspfade kann durch Anordnung voneinander separater Widerstandsstrukturen, eine Widerstandsstruktur für den ersten Strömungspfad und eine weitere Widerstandsstruktur für den dritten Strömungspfad, bewerkstelligt werden. Bevorzugter werden bei Widerstandserhöhung beider Pfade jedoch die Widerstandsstruktur im ersten Strömungspfad und die Widerstandsstruktur im dritten Strömungspfad von der gleichen Widerstandsstruktur gebildet.
Die eine oder die gegebenenfalls mehreren Widerstandsstrukturen gehört oder gehören jeweils zur Strömungsleiteinrichtung. Die Strömungsleiteinrichtung kann aus einer als Baueinheit gefertigten Strömungsleitstruktur bestehen, die zugleich auch die eine oder mehreren Widerstandsstrukturen bildet. Die Strömungsleiteinrichtung kann wie bevorzugt aber auch mehrteilig sein und eine Strömungsleitstruktur und eine oder mehrere hiervon separat gefertigte Widerstandsstruktur(en) umfassen. Die Strömungsleiteinrichtung kann insbesondere zweiteilig sein und aus einer Strömungsleitstruktur und einer Widerstandsstruktur bestehen. In ebenfalls bevorzugten Ausführungen umfasst die Strömungsleiteinrichtung eine Strömungsleitstruktur, eine Widerstandsstruktur und eine Anschlagstruktur, wobei sie in derartigen Ausführungen insbesondere aus diesen drei Strukturen bestehen kann. Die Widerstandsstruktur und die Anschlagstruktur können vorteilhafterweise ein oder mehrere Ventile im ersten Strömungspfad und/oder ein oder mehrere Ventile im zweiten Strömungspfad jeweils in Form eines Reed-Ventils bilden.
Die Widerstandsstruktur kann insbesondere eine axial dünne, flächenhafte Struktur sein. Die Widerstandsstruktur kann beispielsweise eine Blechstruktur oder eine blechartige Struktur sein, wobei das Wort "Blech" in erster Linie nur die Form der Widerstandsstruktur beschreiben, aber die Widerstandsstruktur nicht hinsichtlich des Werkstoffes einschränken soll. Bevorzugte Werkstoffe sind allerdings Metalle und Metalllegierungen, insbesondere Stähle. Eine dünne, flächenhafte Widerstandsstruktur ist einfach montierbar und hinsichtlich der zu erzielenden Strömungsverhältnisse einfach und flexibel gestaltbar. Die Widerstandsstruktur ist vorzugsweise axial zwischen der Stirnplatte und der Strömungsleitstruktur angeordnet. Axial zwischen der Stirnplatte und der Widerstandsstruktur kann eine oder können mehrere weitere, vorzugsweise jeweils flächenhaft dünne Struktur(en) angeordnet sein. Zwischen der Widerstandsstruktur und der Strömungsleitstruktur kann oder können eine oder mehrere jeweils bevorzugt flächenhaft dünne Struktur(en) angeordnet sein, beispielsweise die genannte Anlagestruktur. Die Stirnplatte, die Widerstandsstruktur, die Strömungsleitstruktur sowie eine oder mehrere optionale weitere Strukturen, sind vorzugsweise schichtartig aneinander liegend angeordnet. Die Widerstandsstruktur grenzt axial vorzugsweise unmittelbar an die Stirnplatte.
Ist die Strömungsleiteinrichtung separat von der Stirnplatte gefertigt und mit dieser verbunden, vorzugsweise an dieser montiert, kann die Strömungsleiteinrichtung in einfachen Ausführungen einteilig oder in alternativen Ausführungen mehrteilig, insbesondere zweiteilig, sein. In einteiligen Ausführungen besteht die Strömungsleiteinrichtung aus einer Strömungsleitstruktur, in mehrteiligen Ausführungen umfasst sie eine Strömungsleitstruktur. Die Strömungsleitstruktur begrenzt wenigstens einen Teil des ersten Auslassbereichs und/oder einen Teil des zweiten Auslassbereichs.
In bevorzugten Ausführungen weist die Strömungsleitstruktur einen oder mehrere voneinander separate Durchgänge auf, der oder die gemeinsam den ersten Auslassbereich bilden. Stattdessen oder zusätzlich kann die Strömungsleitstruktur einen oder mehrere voneinander separate Durchgänge aufweisen, der oder die gemeinsam den zweiten Auslassbereich bilden. Der jeweilige Durchgang kann vollständig innerhalb der Strömungsleitstruktur liegen, also von dieser allseits umrandet sein. Die Strömungsleitstruktur muss allerdings keinen die Auslassbereiche voneinander trennenden Strukturbereich aufweisen. Der erste Auslassbereich und der zweite Auslassbereich können direkt aneinander grenzen. In derartigen Ausführungen ist es vorteilhaft, wenn die Strömungsleitstruktur den ersten und den zweiten Auslassbereich als einen zwar gemeinsamen, aber von der Strömungsleitstruktur allseitig umrandeten Auslass bildet. Grenzen der erste und der zweite Auslassbereich direkt aneinander, wird die erfindungsgemäße Strömungsführung im Strömungsleitbereich durch entsprechende Anordnung des ersten Auslassbereichs und des zweiten Auslassbereichs relativ zur Auslassöffnung des Druckdurchgangs erhalten. Der erste Auslassbereich und der zweite Auslassbereich können relativ zur Auslassöffnung des Druckdurchgangs insbesondere so angeordnet sein, dass der erste Strömungspfad kürzer ist als die Summe der Längen des zweiten Strömungspfads und des dritten Strömungspfads. Bevorzugt ist der erste Strömungspfad auch kürzer als der dritte Strömungspfad und/oder der zweite Strömungspfad, wobei hinsichtlich dieser Relation die Strömungspfade jeweils für sich betrachtet werden. Grenzen der erste Auslassbereich und der zweite Auslassbereich direkt aneinander, kann vorteilhafterweise ein ringstreifenförmiger Durchgang der Strömungsleitstruktur diesen gemeinsamen Auslass bilden. Der erste Auslassbereich und der zweite Auslassbereich können in Umfangsrichtung des ringstreifenförmigen Durchgangs unmittelbar nebeneinander angeordnet sein.
Die Flügelzellenpumpe kann insbesondere in Fahrzeugen, bevorzugt in Kraftfahrzeugen, eingebaut oder für einen derartigen Einbau vorgesehen sein. Die Pumpe wird vorzugsweise als hydraulische Pumpe verwendet, das Druckfluid ist in derartigen Anwendungen eine Flüssigkeit. Die Pumpe kann beispielsweise als Schmierölpumpe zur Versorgung eines Verbrennungsantriebsmotors eines Kraftfahrzeugs oder eines anderen Aggregats eines Kraftfahrzeugs mit Schmieröl und/oder Kühlungsöl verwendet werden. Die Pumpe kann auch als Arbeitspumpe zur Versorgung eines Aggregats mit einem Arbeitsfluid, vorzugsweise einer Arbeitsflüssigkeit wie etwa Hydrauliköl, dienen. So ist die Verwendung als Getriebepumpe zur Versorgung eines Getriebes, insbesondere eines Automatikgetriebes eines Fahrzeugs, mit Getriebeöl eine weitere bevorzugte Verwendung. Grundsätzlich kann die Pumpe aber auch mit Vorteil außerhalb der Fahrzeugtechnik eingesetzt werden, beispielsweise zur Versorgung einer stationären Brennkraftmaschine. Sie kann auch zur Versorgung einer Brennkraftmaschine an Bord eines Wasserfahrzeugs oder Luftfahrzeugs mit Schmieröl oder einem Arbeitsmedium eingesetzt werden. Eine weitere besonders bevorzugte Verwendung ist die einer Getriebepumpe zur Versorgung eines Getriebes einer Windkraftanlage oder eines Getriebes einer Anlage zur Erzeugung von Energie.
Die Flügelzellenpumpe kann als so genannte Cartridgepumpe ausgeführt sein. In Ausführungen als Cartridgepumpe kann die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe als montierte Baueinheit komplett in einen topfförmigen Einbauraum eingesetzt und im Einbauraum fixiert werden. Derartige Lösungen sind beispielsweise für Getriebepumpen bekannt, die in einen Pumpeneinbauraum eines Getriebes in axialer Richtung eingesetzt und in Einbauposition beispielsweise mittels Rastverbindung gesichert werden. Eine Cartridgepumpe dieser Art ist beispielsweise aus der
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. An den Ausführungsbeispielen offenbarte Merkmale bilden jeweils einzeln und in jeder Kombination sich nicht gegenseitig ausschließender Merkmale die Gegenstände der Ansprüche, die Gegenstände der vorstehenden Aspekte und auch die vorstehend geschilderten Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:
Die Pumpe ist zweiflutig. Der Förderraum ist dementsprechend in zwei Förderkammern mit je einem Einlass und einem Auslass unterteilt. Bei einem Drehantrieb des Rotors strömt Fluid durch den Einlass auf der Niederdruckseite der jeweiligen Flut in die jeweilige Förderkammer und wird unter Erhöhung des Drucks auf der Hochdruckseite der jeweiligen Flut durch den jeweiligen Auslass ausgestoßen und abgefördert.
Bei Drehantrieb des Rotors 10 werden die Flügel 11 außen längs einer den Rotor 10 um die Drehachse R umgebenden Kurvenstruktur 5 geführt, so dass die Flügel 11 der vom Innenumfang der Kurvenstruktur 5 gebildeten Führungskurve entsprechend tief in die Flügelaufnahmen des Rotors 10 einfahren. Bei ausreichend hoher Drehgeschwindigkeit werden die Flügel 11 durch die Fliehkraft nach außen, in Richtung auf die Führungskurve der Kurvenstruktur 5 bewegt, so dass sich zwischen den Flügeln 11 und der Kurvenstruktur 5 Dichtspalte bilden, die jeweils am betreffenden Flügel 11 vor- und nachlaufend angrenzende Förderzellen fluidisch voneinander trennen. Zur Unterscheidung der beiden Fluten sind die in der einen Förderkammer sich auf der Niederdruckseite vergrößernden und auf der Hochdruckseite verkleinernden Förderzellen mit 6 und die beim Durchlaufen der anderen Förderkammer sich auf der Niederdruckseite vergrößernden und auf der Hochdruckseite verkleinernden Förderzellen mit 7 bezeichnet.
Damit die Flügel 11 auch bei niedriger Drehgeschwindigkeit ausfahren, werden sie an ihren der Drehachse R nahen Unterseiten in einem Unterflügelbereich 12 der jeweiligen Flügelaufnahme mit Druck beaufschlagt. Zur Druckbeaufschlagung wird ein Teil des von der Pumpe geförderten Druckfluids in die Unterflügelbereiche 12 geleitet, um auf die Unterseiten der Flügel 11 zu wirken und diese mit einer nach außen, in Richtung auf die Führungskurve der Kurvenstruktur 5 wirkenden Druckkraft zu beaufschlagen.
Die Kurvenstruktur 5 ist, wie vorstehend ausgeführt, Bestandteil des Gehäuses der Pumpe. In Abwandlungen kann die Kurvenstruktur 5 in einem modifizierten Pumpengehäuse hin und her beweglich angeordnet sein, um ein spezifisches Fördervolumen der Flügelzellenpumpe verstellen zu können. Bei der zweiflutigen Pumpe des Ausführungsbeispiels könnte die Kurvenstruktur 5 relativ zum Rotor 10 linar beweglich angeordnet sein. Eine Vergrößerung des spezifischen Fördervolumens der einen Flut ginge allerdings mit einer Verkleinerung des spezifischen Fördervolumens der anderen Flut einher. Bei einflutigen Pumpen würde dieser Zusammenhang entfallen. Die Kurvenstruktur 5 könnte bei einflutigen Pumpen wie grundsätzlich bekannt relativ zum Rotor einer einflutigen Pumpe linar beweglich oder schwenkbeweglich angeordnet sein. Indem die Kurvenstruktur 5 jedoch ein Gehäuseteil ist, kann die Pumpe im Vergleich zu einer im Fördervolumen verstellbaren Pumpe mit radial kleineren Abmessungen und somit radial kompakter ausgeführt werden.
Für den Drehantrieb ist der Rotor 10 drehmomentübertragend mit einer Antriebswelle 1 verbunden, die über ein Antriebsrad 2 angetrieben wird. Das Antriebsrad 2 ist mit der Antriebswelle 1 dementsprechend drehmomentübertragend verbunden. Die Antriebswelle 1 durchragt das Gehäuseteil 3 und auch den Rotor 10 und ragt mit einem axialen Ende in die Stirnplatte 4, so dass sie an beiden Seiten des Rotors 10 am Gehäuse der Flügelzellenpumpe drehbar abgestützt ist.
Durch die Stirnplatte 4 erstreckt sich ein erster Druckdurchgang 14, durch den das Druckfluid auf der Hochdruckseite aus der von den Förderzellen 6 gebildeten Förderkammer abgefördert werden kann. Zur Abförderung aus der von den Förderzellen 7 gebildeten Förderkammer erstreckt sich ein weiterer, zweiter Druckdurchgang 14 durch die Stirnplatte 4. Die Druckdurchgänge 14 erstrecken sich axial gerade durch die Stirnplatte 4. Ein axial gerader Druckdurchgang ist hinsichtlich einer möglichst verlustarmen Abströmung vorteilhaft. Grundsätzlich können die Druckdurchgänge 14 oder auch nur einer Druckdurchgänge 14 einen anderen Verlauf durch die Stirnplatte 4 aufweisen, beispielsweise schräg zur axialen Richtung erstreckt sein.
In den Umfangsbereichen, in denen sich die Förderzellen 6 und die Förderzellen 7 verkleinern, erstreckt sich jeweils ein Überströmkanal 9 durch die Kurvenstruktur 5. Den Druckdurchgängen 14 axial gegenüberliegend sind im Gehäuseteil 3 Überströmbereiche 8 gebildet, in die beim Drehantrieb des Rotors 10 auf der Hochdruckseite der jeweiligen Förderkammer Druckfluid gefördert wird. Die Überströmbereiche 8 sind über die axial in der Kurvenstruktur 5 erstreckten Überströmkanäle 9 mit dem axial gegenüberliegenden Druckdurchgang 14 verbunden. Dies verbessert den Wirkungsgrad der Pumpe, da das Druckfluid an beiden axialen Enden der sich verkleinernden Förderzellen 6 der einen Förderkammer und der sich verkleinernden Förderzellen 7 der anderen Förderkammer verdrängt und am der Stirnplatte 4 zugewandten Ende direkt in den zugeordneten Druckdurchgang 14 und am axial gegenüberliegenden Ende über den jeweiligen Überströmbereich 8 und den nachgeordneten Überströmkanal 9 in den zugeordneten Druckdurchgang 14 gelangt und durch diesen abströmt.
Die Flügelzellenpumpe weist an der vom Rotor 10 abgewandten Stirnseite der Stirnplatte 4 eine Strömungsleiteinrichtung 20 auf, die das Druckfluid stromabwärts des Förderraums im Zusammenwirken mit der Stirnplatte 4 auf der Hochdruckseite der Pumpe leitet und gemeinsam mit der Stirnplatte 4 einen Strömungsleitbereich bildet. Das Druckfluid wird auf der Hochdruckseite mittels der Stirnplatte 4 und der Strömungsleiteinrichtung 20 in unterschiedliche Strömungspfade und auf den Strömungspfaden geleitet, bevor es durch von der Strömungsleiteinrichtung 20 vorgegebene Auslassbereiche der Pumpe abströmt. So strömt auf einem ersten Strömungspfad P1 ein erster Teilstrom S1 des aus dem Druckdurchgang 14 strömenden Druckfluids durch einen ersten Auslassbereich 24 der Strömungsleiteinrichtung 20 ab. Der erste Strömungspfad P1 erstreckt sich von einer der Strömungsleiteinrichtung 20 axial zugewandten Auslassöffnung des Druckdurchgangs 14 bis in den diesem Druckdurchgang 14 zugeordneten ersten Auslassbereich 24 der Strömungsleiteinrichtung 20. Die Strömungsleiteinrichtung 20 weist pro Flut jeweils einen ersten Auslassbereich 24 in axialer Flucht zum Druckdurchgang 14 der jeweiligen Flut bzw. Förderkammer auf.
Die Strömungsleiteinrichtung 20 ist so gestaltet, dass nur ein Teil des aus dem jeweiligen Druckdurchgang 14 strömenden Druckfluids auf kurzem Wege, nämlich auf dem jeweiligen Strömungspfad P1, durch den zugeordneten ersten Auslassbereich 24 abströmt und ein anderer Teil des aus dem jeweiligen Druckdurchgang 14 strömenden Druckfluids unmittelbar neben dem jeweiligen ersten Auslassbereich 24 zur Seite, vorzugsweise wie im Ausführungsbeispiel in Richtung auf die Drehachse R, in einen zumindest im Wesentlichen quer zur Drehachse R erstreckten zweiten Strömungspfad P2 geleitet wird. Der Strömungspfad P2 erstreckt sich zwischen der Stirnplatte 4 und der Strömungsleiteinrichtung 20. Er wird von diesen beiden Strukturen in jeweils axialer Richtung begrenzt.
Der zweite Strömungspfad P2 erstreckt sich vom Ort der Abzweigung von dem aus dem jeweiligen Druckdurchgang 14 (
Der mittels der Strömungsleiteinrichtung 20 abgezweigte Teilstrom verteilt sich in dem zwischen der Stirnplatte 4 und der Strömungsleiteinrichtung 20 gebildeten Strömungsleitbereich und strömt als zweiter Teilstrom S2 durch einen von der Strömungsleiteinrichtung 20 gebildeten zweiten Auslassbereich 26 ab. Zumindest ein Teil des letztlich als zweiter Teilstrom S2 abströmenden Druckfluids strömt auf dem zweiten Strömungspfad P2 in die Unterflügelbereiche 12 bevor auch dieses Druckfluid als ein Teil des zweiten Teilstroms S2 durch den zweiten Auslassbereich 26 abströmt.
Die Strömungsleiteinrichtung 20 wird im ersten Ausführungsbeispiel von einer einteiligen Strömungsleitstruktur gebildet, die im Folgenden ebenfalls mit dem Bezugszeichen 20 identifiziert wird. Die Strömungsleiteinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels bzw. die sie bildende Strömungsleitstruktur 20 ist relativ zur Stirnplatte 4 positioniert und im positionierten Zustand fixiert, ist im montierten Zustand also relativ zur Stirnplatte 4 unbeweglich. Sie kann insbesondere, wie im Ausführungsbeispiel, an der dem Rotor 10 abgewandten Stirnseite der Stirnplatte 4 anliegen.
In
Beim Zusammenbau der Pumpe wird die Strömungsleitstruktur 20 relativ zur Stirnplatte 4 in den Positioniereingriff der Positionierelemente 17 und Positioniergegenelemente 27 gedreht. Bei der Relativdrehung gleitet das jeweilige axial abragende Positionierelement 17 in Umfangsrichtung längs einer Passante 28, die an einem Innenumfang der Strömungsleitstruktur 20 geformt ist, bis es in einen Rasteingriff mit dem in Umfangsrichtung auf die jeweilige Passante 28 folgenden Positioniergegenelement 27 gelangt. Die Positioniergegenelemente 27 sind dementsprechend am Innenumfang der Strömungsleitstruktur 20 jeweils als eine radiale Vertiefung geformt. Vordem Eindrehen in den Positioniereingriff kontaktiert die Strömungsleitstruktur 20 zweckmäßigerweise die Stirnplatte 4 in axialer Richtung, das heißt die Strömungsleitstruktur 20 wird zweckmäßigerweise axial an die Stirnplatte 4 angelegt und im Kontakt mit dieser in den Positioniereingriff gedreht. Im Positioniereingriff dient die Strömungsleitstruktur 20 als Verliersicherung für den axial gestapelten Pumpenaufbau. Die Positionierelemente 17 sind mit dem Gehäuseteil 3 gefügt und ragen von diesem axial auf und durch die Kurvenstruktur 5 und die Stirnplatte 4 hindurch, sodass durch den klemmenden Positioniereingriff alle Pumpenkomponenten vom Gehäuseteil 3 bis zur Strömungsleitstruktur 20 zusammengehalten werden.
In
Die Pumpe weist pro Flut je einen ersten Auslassbereich 24 auf. Die zweiten Auslassbereiche 26 sind nicht eindeutig jeweils einer der beiden Fluten zuordenbar. Sie können auch als ein einziger zweiter Auslassbereich 26 für beide Fluten aufgefasst werden. So weit im Folgenden von einem oder dem ersten Auslassbereich 24 und einem oder dem zweiten Auslassbereich 26 die Rede ist, soll damit ein erster Auslassbereich 24 und ein zweiter Auslassbereich 26 einer Flut bezeichnet sein. Soweit es auf mehrere erste Auslassbereiche 24 und/oder zweite Auslassbereiche 26 ankommt, werden diese Auslassbereiche in der Mehrzahl genannt. Ansonsten gelten die Ausführungen zu einem ersten Auslassbereich 24, einem zweiten Auslassbereich 26, einem Druckdurchgang 14 und einem Versorgungsdurchgang 15 in gleicher Weise jeweils auch für einen oder mehrere weitere Auslassbereiche 24 und 26 sowie Druckdurchgänge 14 und Versorgungsdurchgänge 14.
Die ersten Auslassbereiche 24 und zweiten Auslassbereiche 26 können als ein einziger axialer Durchgang oder mehrere voneinander separate axiale Durchgänge der Strömungsleitstruktur 20 gebildet sein. Würde eine einflutige Pumpe nur einen einzigen ersten Auslassbereich 24 und einen einzigen zweiten Auslassbereich 26 aufweisen, könnten auch diese Auslassbereiche 24 und 26 als ein einziger axialer Durchgang oder als zwei voneinander separate axiale Durchgänge einer entsprechend angepassten Strömungsleitstruktur gebildet sein. Es könnten auch für eine oder mehrere Fluten jeweils mehrere erste Auslassbereiche 24 und mehrere zweite Auslassbereiche 26, die voneinander getrennt sind, vorgesehen sein. Analog gilt dies auch für einflutige Pumpen. Im Ausführungsbeispiel grenzen die zweiten Auslassbereiche 24 unmittelbar an die ersten Auslassbereiche 24. In Abwandlungen können die Auslassbereiche 24 und 26 wie gesagt jedoch auch voneinander getrennt sein, indem sich zwischen einem ersten Auslassbereich 24 und einem zweiten Auslassbereich 26 ein Strukturbereich der Strömungsleitstruktur 20 erstreckt, den das Druckfluid nicht durchströmen kann.
Die ersten Auslassbereiche 24 liegen in axialer Flucht zu den Auslassöffnungen der Druckdurchgänge 14, so dass der erste Auslassbereich 24 der einen Flut in der axialen Sicht mit der Auslassöffnung des Druckdurchgangs 14 der gleichen Flut und der andere erste Auslassbereich 24 mit der Auslassöffnung des Druckdurchgangs 14 der anderen Flut überlappt. Die Druckdurchgänge 14 und ersten Auslassbereiche 24 der beiden Fluten liegen einander über die Drehachse R diametral gegenüber, sind also um etwa 180° in Umfangsrichtung zueinander versetzt. Aufgrund der axialen Überlappung kann das den jeweiligen Druckdurchgang 14 durchströmende Druckfluid durch die Auslassöffnung des Druckdurchgangs 14 axial ausströmen und axial auf kurzem Wege zu dem und durch den zugeordneten ersten Auslassbereich 24 abströmen.
Der erste Auslassbereich 24 überlappt bei jeder der Fluten jedoch nur jeweils einen Teil der axial gegenüberliegenden Auslassöffnung des zugeordneten Druckdurchgangs 14. Daher strömt nur ein Teil des den jeweiligen Druckdurchgang 14 durchströmenden Druckfluids durch den axial gegenüberliegenden ersten Auslassbereich 24 ab. Ein anderer Teil strömt gegen einen axial gegenüberliegenden Umlenkbereich 25 der Strömungsleitstruktur 20 und wird dadurch zur Seite, quer zur Drehachse R und in der axialen Sicht einwärts in Richtung auf die Einlassöffnungen der Versorgungsdurchgänge 15 umgelenkt. Der Umlenkbereich 25, mit dem die Strömungsleiteinrichtung bzw. -leitstruktur 20 die Auslassöffnung des jeweiligen Druckdurchgangs 14 überlappt, befindet sich in der axialen Draufsicht zwischen dem ersten Auslassbereich 24 der jeweiligen Pumpenflut und einer Einlassöffnung der Versorgungsdurchgänge 15. Anders ausgedrückt überlappt die Strömungsleitstruktur 20 jeweils einen der Drehachse R nahen, inneren Flächenbereich der Auslassöffnung des jeweiligen Druckdurchgangs 14. Der umgelenkte Teilstrom strömt zu einem wesentlichen Teil auf dem zweiten Strömungspfad P2 zur nächstgelegenen Einlassöffnung der Versorgungsdurchgänge 15 und durch diese in den Unterflügelbereich 12 (
Wie in
Der Leitbereich 21 federt in Richtung auf die Stirnplatte 4 axial ein, wenn auf den Leitbereich 21 eine axiale Druckkraft einwirkt. Die Strömungsleitstruktur 20 wirkt auf diese Weise als Federeinrichtung, im Ausführungsbeispiel ist sie als Tellerfeder mit zur Drehachse des Rotors 10 paralleler Federrichtung ausgeführt. Die Strömungsleitstruktur 20 dient einer einfachen Montage der als Cartridgepumpe ausgeführten Flügelzellenpumpe in einem für die Pumpe vorgesehenen Einbauraum, beispielsweise in einem Einbauraum eines von der Flügelzellenpumpe mit dem Druckfluid zu versorgenden Getriebes. Die Flügelzellenpumpe wird einer Patrone vergleichbar axial in den angepassten Einbauraum mit der Strömungsleitstruktur 20 voran eingeführt, bis die Strömungsleitstruktur 20 an eine rückwärtige Stirnwand des als Sackraum ausgeführten Einbauraums anstößt. Bei axialem Druck federt die Strömungsleitstruktur 20 ein, bis das Gehäuseteil 3 mit einem in den
Die Strömungsleitstruktur 20 weist einen zentralen Durchgang auf. Im eingebauten Zustand drückt die Strömungsleitstruktur 20 mit Federkraft gegen eine rückwärtige Stirnwand des Einbauraums, so dass durch den zentralen Durchgang allenfalls Leckagefluid aus dem Strömungsleitbereich austreten kann. In modifizierten Ausführungen kann die Strömungsleitstruktur im zentralen Bereich geschlossen oder einen im Vergleich deutlich kleineren zentralen Durchgang aufweisen, um ein Abströmen in diesem Bereich und damit einhergehend eine verringerte Versorgungssicherheit des Unterflügelbereichs 12 auch ungeachtet der Einbausituation zu verhindern.
In Alternativausführungen kann in einer Stirnwand des Einbauraums, an der die Strömungsleitstruktur 20 im montieren Zustand axial anliegt, ein Abführkanal für das Druckfluid vorgesehen sein und die Strömungsleitstruktur 20 den zentralen Durchgang aufweisen, der in diesen Ausführungen einen dritten Auslassbereich der Strömungsleitstruktur 20 bildet. Durch den dritten Auslassbereich abströmendes Druckfluid kann vorteilhafterweise separat vom restlichen Druckfluid abgeführt werden, um beispielsweise bestimmte Stellen oder Bereiche eines Getriebes oder einer Motorgalerie mit dem Druckfluid zu versorgen. Hierdurch können die Strömungswege zu den Verbrauchstellen optimiert werden.
In den
Die Strömungsleiteinrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels umfasst eine Strömungsleitstruktur 20 und zusätzlich eine Widerstandsstruktur 30, die gemeinsam die Strömungsleiteinrichtung 20, 30 des zweiten Ausführungsbeispiels bilden. Die Strömungsleitstruktur 20 entspricht der Strömungsleitstruktur 20 des ersten Ausführungsbeispiels, so dass auch diesbezüglich auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird und die gleichen Bezugszeichen wie dort verwendet werden.
Mittels der Widerstandsstruktur 30 wird der Strömungswiderstand des dritten Strömungspfads P3 im Verhältnis zum Strömungswiderstand des zweiten Strömungspfads P2 im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel vergrößert. Hierdurch wird mit höherer Sicherheit gewährleistet, dass der Unterflügelbereich 12 (
Um die Versorgung des Unterflügelbereichs 12 noch sicherer zu gewährleisten, kann auch der Strömungswiderstand des ersten Strömungspfads P1 im Verhältnis zum Strömungswiderstand des zweiten Strömungspfads P2 im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel vergrößert werden. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist diese Maßnahme verwirklicht, indem die Widerstandsstruktur 30 auch den Strömungswiderstand unmittelbar stromauf des ersten Auslassbereichs 24 der jeweiligen Flut vergrößert. Der erste Teilstrom S1 durchströmt die Widerstandsstruktur 30 unmittelbar vor dem Abströmen durch den jeweiligen ersten Auslassbereich 24.
Die Widerstandsstruktur 30 bildet im jeweiligen Strömungspfad P1 und/oder P3, im Ausführungsbeispiel in den Strömungspfaden P1 und P3, eine Blende mit mehreren Durchgängen 31, im Ausführungsbeispiel kreisrunden Durchgangslöchern, durch die das Druckfluid strömen muss, um anschließend durch den jeweiligen Auslassbereich 24 oder 26 abströmen zu können. Der mittels der Widerstandsstruktur 30 erhaltene, im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel zusätzliche Strömungswiderstand hängt vom Verhältnis der Fläche der Durchgänge 31 zur Fläche der geschlossenen, nicht durchströmbaren Bereiche der Widerstandsstruktur 30 ab. Durch eine Änderung der Anzahl und/oder der Querschnittsflächen der Durchgänge 31 kann daher der Strömungswiderstand des jeweiligen Strömungspfads P1 und/oder P3 variiert werden, um einerseits die Versorgung des Unterflügelbereichs 12 zu gewährleisten, andererseits aber den Wirkungsgrad der Pumpe möglichst wenig zu beeinträchtigen.
Die Widerstandsstruktur 30 ist eine axial dünne, flächenhafte Struktur. Im Ausführungsbeispiel ist sie eine Scheibe. Sie kann plan wie im Ausführungsbeispiel oder stattdessen schalenförmig, beispielsweise der Form der Strömungsleitstruktur 20 folgend, geformt sein.
Die Strömungsleitstruktur 20 und die Widerstandsstruktur 30 sind separat voneinander gefertigt. Sie können zusammen oder nacheinander montiert werden. Die Widerstandsstruktur 30 ist zwischen der Stirnplatte 4 und der Strömungsleitstruktur 20 angeordnet. Sie kann insbesondere, wie im Ausführungsbeispiel, unmittelbar zwischen der Stirnplatte 4 und der Strömungsleitstruktur 20 angeordnet sein. Sie unterteilt den zwischen der Stirnplatte 4 und der Strömungsleitstruktur 20 gebildeten Strömungsleitbereich in einen zwischen der Stirnplatte 4 und der Widerstandsstruktur 30 befindlichen inneren Leitbereich und einen zwischen der Widerstandsstruktur 30 und der Strömungsleitstruktur 20 befindlichen äußeren Leitbereich. Das aus dem jeweiligen Druckdurchgang 14 strömende Druckfluid muss die Widerstandsstruktur 30 durchströmen, um in den äußeren Leitbereich zu gelangen und durch die Auslassbereiche 24 und 26 abströmen zu können.
Die
Die Strömungsleiteinrichtung des dritten Ausführungsbeispiels ist von der Strömungsleiteinrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels abgeleitet. Die Strömungsleitstruktur 20 entspricht der Strömungsleitstruktur 20 der beiden vorhergehenden Ausführungsbeispiele. Die Strömungsleiteinrichtung umfasst eine Widerstandsstruktur 30 mit mehreren Durchgängen 31, die jeweils in einem Flächenbereich der Widerstandsstruktur 30 angeordnet sind, der in axialer Überlappung mit dem ersten Auslassbereich 24 der jeweiligen Flut ist. Insoweit entspricht die Widerstandsstruktur 30 derjenigen des zweiten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel weist die Widerstandsstruktur 30 jedoch keine Durchgänge im Bereich des zweiten Auslassbereichs 26 der jeweiligen Flut auf. Dort weist die Widerstandsstruktur 30 in der Draufsicht jeweils eine nach radial außen verlängerte, geschlossene Widerstandsfläche 32 auf, die mit dem Auslassbereich 26 der jeweiligen Flut in der Draufsicht, d. h. axial, überlappt und vom jeweiligen Teilstrom S2 umströmt werden muss, bevor der jeweilige Teilstrom S2 durch den jeweiligen zweiten Auslassbereich 26 abströmen kann.
In einer nicht dargestellten Modifikation könnte eine vergleichbare Widerstandsfläche 32 anstelle der Durchgänge 31 auch in der axialen Überlappung mit dem jeweiligen ersten Auslassbereich 24 vorgesehen sein und den unmittelbar an den Auslassbereich 24 grenzenden Umlenkbereich 25 des ersten Ausführungsbeispiels vergrößern und den Querschnitt des Auslassbereichs 24 entsprechend verkleinern. In noch einer Modifikation kann die Widerstandsstruktur 30 in der axialen Überlappung mit dem jeweiligen zweiten Auslassbereich 26 Durchgänge 31 wie im zweiten Ausführungsbeispiel und eine geschlossene Widerstandsfläche 32 in der axialen Überlappung mit dem jeweiligen ersten Auslassbereich 24 aufweisen.
Die Widerstandsstruktur 30 ist im zweiten und dritten Ausführungsbeispiel in der Art einer Blende ausgeführt. Im Bezug auf die Einstellung der Strömungswiderstände, der Strömungspfade P1, P2 und P3 kann ein vergleichbares Ergebnis auch mit einer modifizierten Widerstandsstruktur erzielt werden, indem die modifizierte Widerstandsstruktur beispielsweise als Sieb, Gewebe oder eine andere Maschenware gebildet ist. Es können auch mehrere einfache Maschenwarenstrukturen, beispielsweise mehrere einfache Siebe, axial gestapelt gemeinsam die modifizierte Widerstandsstruktur bilden. In nochmals modifizierten Ausführungen kann sich die Widerstandsstruktur aus einem oder mehreren nicht durchströmbaren Teilbereichen und einem oder mehreren durchströmbaren Teilbereichen zusammensetzten, wobei der oder die durchströmbaren Teilbereiche im ersten Strömungspfad P1 und/oder im dritten Strömungspfad P3 gelegen ist/sind, um den Strömungswiderstand des jeweiligen Strömungspfads zu vergrößern. Der oder die durchströmbaren Teilbereiche können jeweils als Blende oder Maschenware gebildet sein.
Die
Die Strömungsleiteinrichtung des vierten Ausführungsbeispiels umfasst eine Strömungsleitstruktur 20, die der Strömungsleitstruktur 20 der vorstehenden Ausführungsbeispiele entspricht, so dass auch diesbezüglich auf die dortigen Ausführungen verwiesen wird. Im Unterschied zu den vorstehenden Ausführungsbeispielen bildet die Strömungsleiteinrichtung eine Ventileinrichtung mit beweglichen Ventilelementen zur Steuerung der Abförderung sowohl durch den ersten Auslassbereich 24 als auch den zweiten Auslassbereich 26 der jeweiligen Pumpenflut. Die Ventileinrichtung umfasst in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Ventile. So kann die Strömungsleiteinrichtung insbesondere, wie im Ausführungsbeispiel, ein Ventil für den ersten Auslassbereich 24 der jeweiligen Flut und mehrere Ventile für den zweiten Auslassbereich 26 der jeweiligen Flut aufweisen. Die Ventile umfassen jeweils ein bewegliches Ventilelement und einen Anschlag, nämlich ein Ventilelement 33 und einen Anschlag 41 für den ersten Auslassbereich 24 der jeweiligen Flut und mehrere Ventilelemente 34 und zugehörige Anschläge 42 für den zweiten Auslassbereich 26 der jeweiligen Flut. Die beweglichen Ventilelemente 33 und 34 sind zwischen einer Schließstellung und einer durch den jeweils zugeordneten Anschlag 41 und 42 vorgegebenen Durchlassstellung hin und her beweglich. Das jeweilige Ventilelement bewegt sich bei Beaufschlagung mit dem Druckfluid axial nach außen in Richtung auf die Durchlassposition, bis es am zugeordneten Anschlag anliegt.
In den
Die Ventile sind jeweils in der Art eines Reed-Ventils gebildet. Die Ventilelemente 33 und 34 sind Federzungen, die aus jeweils einem Wurzelbereich in Umfangsrichtung vorragen und elastisch von der Stirnplatte 4 in Richtung auf den jeweils zugeordneten Anschlag, d. h. in Richtung der Durchlassstellung abbiegbar sind.
Im Pumpenbetrieb werden die Ventilelemente 33 und 34 mit dem geförderten Druckfluid in Richtung auf die Durchlassstellung beaufschlagt. Dem Druck des Druckfluids wirkt die elastische Rückstellkraft der Ventilelemente 33 und 34 entgegen. Die elastische Rückstellkraft kann insbesondere so bemessen sein, dass sich die Ventilelemente 33 und/oder 34 erst bei Erreichen einer bestimmten Mindestdrehzahl aus der Schließstellung in Richtung auf die Durchlassstellung bewegen, so dass das Druckfluid bis zum Erreichen der Mindestdrehzahl noch nicht durch die Auslassbereiche 24 und/oder 26 abströmt, sondern in den Unterflügelbereich 12 geleitet wird. Indem die Strömungsleiteinrichtung eine Ventileinrichtung bildet, kann daher die Versorgung des Unterflügelbereichs 12 bei besonders geringen Pumpengeschwindigkeiten verbessert werden.
Die Ventilelemente 33 und 34 sind Bestandteil einer flächenhaften Widerstandsstruktur 30, die insbesondere wie im Ausführungsbeispiel als dünne Ringsstruktur ausgeführt sein kann. Die Widerstandsstruktur 30 kann wie im Ausführungsbeispiel plan oder auch schalenförmig geformt sein. Sie kann insbesondere aus Federstahl oder auch aus anderen Metallen, grundsätzlich auch aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein, solange das jeweilige Material die Ausbildung der formelastischen Ventilelemente 33 und/oder 34 ermöglicht.
Die Anschläge 41 und 42 sind Bestandteile einer Anschlagstruktur 40, die ebenfalls zur Strömungsleiteinrichtung gerechnet wird. Die Anschlagstruktur 40 ist eine flächenhafte Struktur, im Ausführungsbeispiel eine Ringstruktur. Im Ausführungsbeispiel ist sie ringscheibenförmig plan, sie kann grundsätzlich aber auch in Anpassung an die Strömungsleitstruktur 20 schalenförmig sein, wobei in derartigen Ausführungen auch die Widerstandsstruktur 30 angepasst geformt wäre.
Die Strömungsleiteinrichtung 20, 30, 40 ist wie im zweiten und dritten Ausführungsbeispiel schichtförmig aufgebaut, im Unterschied zu diesen beiden Ausführungsbeispielen weist sie die Anschlagstruktur 40 als zusätzliche Schicht auf. Die Widerstandsstruktur 30 liegt an der Stirnseite der Stirnplatte 4 an. Die Anschlagstruktur 40 ist axial zwischen der Widerstandsstruktur 30 und der axial außen angeordneten Strömungsleitstruktur 20 angeordnet. Die Strömungsleitstruktur 20 hält im Positioniereingriff der Positionierelemente 17 und Positioniergegenelemente 27 wie in den anderen Ausführungsbeispielen die mehrteilige Strömungsleiteinrichtung 20, 30, 40 an der Stirnplatte 4. Die Widerstandsstruktur 30 und die Anschlagstruktur 40 können mit den gleichen Positionierelementen 17 ebenfalls in einem Positioniereingriff sein, um diese beiden Strukturen in Umfangsrichtung relativ zum jeweiligen Druckdurchgang 14 und Versorgungsdurchgang 15 zu positionieren.
Die
Die Strömungsleiteinrichtung des fünften Ausführungsbeispiels umfasst eine Strömungsleitstruktur 20, die der Strömungsleitstruktur 20 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht. Zusätzlich umfasst die Strömungsleiteinrichtung eine Widerstandsstruktur 30 und eine Anschlagstruktur 40 (
In Modifikationen kann im jeweiligen ersten Strömungspfad P1 ein Ventil wie im vierten oder fünften Ausführungsbeispiel und im jeweiligen dritten Strömungspfad P3, vorzugsweise unmittelbar stromauf vom jeweiligen zweiten Auslassbereich 26, anstelle einer Widerstandsfläche 32 eine Blende mit Durchgängen 31 wie im zweiten Ausführungsbeispiel (
Die Widerstandsstrukturen 30 des zweiten, dritten, vierten und fünften Ausführungsbeispiels können insbesondere durch Stanzen gefertigt werden. Die Durchgänge 31 können gestanzte Durchgänge sein. Die Durchgänge 31 sind im zweiten und dritten Ausführungsbeispiel kreisrund, könnten stattdessen im Querschnitt aber auch eine ovale Form oder einen schlitzförmigen oder kreuzförmigen Querschnitt aufweisen, wobei schlitzförmige Querschnitte in der axialen Draufsicht gesehen gerade oder gekrümmt sein können. Die Durchgänge 31 können axial zylindrisch sein. Sie können sich stattdessen aber auch in Strömungsrichtung aufweiten oder verengen, beispielsweise trompetenförmig oder glockenförmig oder insbesondere konisch sein. Die Durchgänge 31 müssen auch nicht rotationssymmetrisch sein. Sie können beispielsweise so geformt sein, dass sie bei der Durchströmung dem Druckfluid eine Richtungskomponente quer zur Axialrichtung verleihen, um das Druckfluid beim Durchströmen der Widerstandsstruktur beispielsweise in Richtung auf einen der Versorgungsdurchgänge 15 zu lenken.
Die Ventilelemente 33 und 34 des vierten und fünften Ausführungsbeispiels können durch Stanzen eines Widerstandsrohling und somit als gestanzte Ventilelemente gefertigt werden. Durch Stanzen können die Ventilelemente 33 und 34 auf einfache Weise jeweils in der Form einer Biegefederzunge freigestellt werden.
Mit der Anschlagstruktur 40 werden die Ventile des vierten und fünften Ausführungsbeispiels jeweils in der Art eines Reed-Ventils gebildet. In Modifikationen kann die Anschlagsstruktur 40 in Anpassung an die Widerstandsstruktur 30 als einfache(r) Scheibe oder Ring geformt sein, die/der einen geringen axialen Abstand zur Rückseite der Widerstandsstruktur 30 aufweist, sodass die als Biegefederzungen gebildeten Ventilelemente 33 und/oder 34 beim elastischen Nachgeben gegen die modifizierte Anschlagsstruktur in Anschlagkontakt gelangen, wobei dieser Anschlagkontakt nicht vollflächig und auch nicht flächig sein muss, sondern linienförmig sein oder nur in einem kleineren Flächenbereich des jeweiligen Ventilelements 33 und/oder 34 stattfinden kann.
Die
Die Strömungsleiteinrichtung des sechsten Ausführungsbeispiels umfasst eine Strömungsleitstruktur 20, die der Strömungsleitstruktur 20 der anderen Ausführungsbeispiele entspricht. Zusätzlich umfasst die Strömungsleiteinrichtung eine Widerstandsstruktur 30 mit jeweils einem im ersten Strömungspfad P1 angeordneten Elastomerventil 36 und jeweils einem im dritten Strömungspfad P3 angeordneten Elastomerventil 37. Die Widerstandsstruktur 30 umfasst ferner wie am besten in
Die
Die Strömungsleiteinrichtung des siebten Ausführungsbeispiels umfasst eine Strömungsleitstruktur 20, die der Strömungsleitstruktur der anderen Ausführungsbeispiele entspricht. Zusätzlich umfasst die Strömungsleiteinrichtung eine Widerstandsstruktur 30, die von der Widerstandsstruktur 30 des sechsten Ausführungsbeispiels (
Die Widerstandsstruktur 30 des siebten Ausführungsbeispiels umfasst die gleiche Trägerstruktur 35 wie die Widerstandsstruktur des sechsten Ausführungsbeispiels. Die aus einem Elastomer bestehenden Elastomerventilelemente 38 und 39 sind wie im sechsten Ausführungsbeispiel an der Trägerstruktur 35 angeformt, so dass sie jeweils aus einem Wurzelbereich bzw. Anformbereich axial nach außen, von der Stirnplatte 4 weg, elastisch abbiegbar sind. Eine Anschlagstruktur ist auch im siebten Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen. Die Strömungsleiteinrichtung besteht wie im sechsten Ausführungsbeispiel aus der Strömungsleitstruktur 20 und der Widerstandsstruktur 30.
Die Trägerstruktur 35 kann aus einem metallenen Werkstoff gefertigt sein. Sie kann aber auch aus einem Kunststoff gefertigt sein. Die Elastomerventilelemente 36 und/oder 37, ebenso die Elastomerventilelemente 38 und/oder 39, können an der Trägerstruktur 35 wie bereits erwähnt angeformt oder mit dieser stoffschlüssig gefügt sein. In ebenfalls bevorzugten Ausführungen können die Trägerstruktur 35 und die Elastomerventilelemente 36 und/oder 37 des sechsten Ausführungsbeispiels und die Elastomerventilelemente 38 und/oder 39 des siebten Ausführungsbeispiels aber auch gemeinsam aus einem elastomeren Werkstoff, gegebenenfalls auch aus Naturkautschuk, gefertigt und das jeweilige Elastomerventilelement durch eine Nachbearbeitung, insbesondere durch ein Trennverfahren, an der zunächst in einem Stück geformten Widerstandsstruktur erzeugt werden. Die Elastomerventilelemente 36 bis 39 sind in den Ausführungsbeispielen als Federzungen ausgeführt, die aus einem Wurzelbereich in Umfangsrichtung abragen. In alternativen Ausführungen können insbesondere die in Umfangsrichtung schlanken Elastomerventilelemente 38 und/oder 39 des siebten Ausführungsbeispiels stattdessen auch radial von der Trägerstruktur 35 abragen und dementsprechend um eine tangentiale Achse krümmbar und dadurch von der Stirnplatte weg in Durchlassstellung biegbar sein.
In alternativen Ausführungen kann die Strömungsleitstruktur 20 einen erhöhten Strömungswiderstand im ersten Strömungspfad P1 und/oder im dritten Strömungspfad P3 auch in integrierter Bauweise liefern, so dass eine von der Strömungsleitstruktur 20 separat gefertigte Widerstandsstruktur 30 entfallen kann. Die entsprechend modifizierte Strömungsleitstruktur 20 kann im ersten Auslassbereich 24 der jeweiligen Flut und/oder im zweiten Auslassbereich 26 der jeweiligen Flut beispielsweise als Blende mit mehreren im Vergleich zum jeweiligen Auslassbereich 24 und/oder 26 kleineren Durchgängen 31 gebildet sein. In Modifikationen des vierten und/oder fünften Ausführungsbeispiels (
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