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Die Erfindung betrifft eine Mischkammer zur Erzeugung einer Pumpenaufladung bei einer Fluidpumpe. Ferner betrifft die Erfindung eine Pumpenvorrichtung mit einer Fluidpumpe und einer solchen Mischkammer.
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Das Konzept einer Pumpenaufladung bei einer Fluidpumpe ist bekannt. Bei einer Pumpenaufladung wird die zu einer Fluidpumpe führende Saugströmung stromaufwärts der Pumpe durch eine Mischkammer geführt. In der Mischkammer befindet sich eine Düse, über die der Saugströmung eine zusätzliche Aufladungsströmung zugeführt wird. Die Aufladungsströmung bringt kinetische Energie in die Saugströmung ein, welche die Fluidströmung in der Mischkammer in Richtung Fluidpumpe treibt. Die von der Fluidpumpe förderbare Fluidmenge kann dadurch erhöht werden. Ferner kann die von der Fluidpumpe benötigte Energie zur Fluidförderung verringert werden.
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Die Pumpenaufladung wird bevorzugt bei solchen Pumpen eingesetzt, die über eine rein drehzahlabhängige Fördermenge verfügen, wie es beispielsweise bei üblichen Flügelzellenpumpen der Fall ist. Hier kann es vorkommen, dass einerseits die Fördermenge der Pumpe größer ist als der tatsächliche Bedarf, andererseits die Pumpendrehzahl dann aber nicht einfach herabgesetzt werden kann. Dies kommt beispielsweise bei mechanisch angetriebenen Flügelzellenpumpen vor, insbesondere bei Hydraulikpumpen von Fahrzeuggetrieben. Anstatt dass dann das zu viel geförderte Fluid vom Pumpenausgang zurück in ein Fluidreservoir geleitet wird, wird zumindest ein Teil davon als Aufladungsströmung für die Pumpenaufladung genutzt. Die von der Pumpe benötigte Energie zur Förderung des Fluids wird dann durch die Pumpenaufladung reduziert.
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Hydraulische Pumpen, wie beispielsweise Flügelzellenpumpen, neigen zu Kavitation, wenn der Mindestzulaufdruck im Zulauf der Pumpe den Dampfdruck des Fördermediums oder der gelösten Luft unterschreitet. Dies tritt in der Regel bei hohen Pumpendrehzahlen auf. Kavitation ist das lokale Ausgasen von Luft aus dem Medium bzw. Verdampfen des Mediums im Bereich niedrigen Druckes und das anschließende Zusammenfallen dieser Gasblasen in Bereichen höheren Druckes. Dieser Effekt kann zur Bauteilschädigung und zu ungewollten Geräuschen führen. Hydraulische Ölpumpen sind in der Getriebetechnik häufig mit einer Übersetzungsstufe an die Motordrehzahl angebunden. Aufgrund eines hohen Ölbedarfs auch bei niedrigen Motordrehzahlen, wird eine feste Übersetzung größer als 1 gewählt. Dies hat zur Folge, dass bei niedrigen Motordrehzahlen die Ölversorgung des Getriebes verbessert wird. Jedoch führt die feste Übersetzung größer 1 bei hohen Motordrehzahlen auch zu hohen Pumpendrehzahlen. Hohe Pumpendrehzahlen steigern das Risiko der Kavitation innerhalb der Pumpe. Um dieses Verhalten zu verbessern, wird in der Regel das überschüssige Öl, welches nicht im Verbraucher benutzt wird, der Pumpe wieder zugeführt.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 027 222 A1 ist eine Anschlussanordnung zum Anschließen an eine Ansaugseite einer Ölpumpe in einem Gehäuse eines Fahrzeuggetriebes bekannt, wobei ein separater Ansaugstutzen mit einer integrierten Ansaugaufladung vorgesehen ist.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2011 084 405 A1 ist eine saugaufgeladene Pumpe zum Fördern einer Flüssigkeit bekannt. Hier ist eine im Wesentlichen zylindrische Mischkammer vorgesehen, in die ein Saugstrom der Pumpe einspeisbar ist. In die Mischkammer mündet eine Düse unter einem spitzen Winkel derartig ein, dass der aus der Düse ausströmende Treibstrom mit dem Saugstrom eine gemeinsame Mischströmung bildet. Durch diese Mischströmung ist einer vorderen Saugniere und einer hinteren Saugniere der Pumpe jeweils ein Teilstrom mit gleichem Druck zuführbar.
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Ferner ist aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2021 211 785 A1 eine Mischkammer mit einem Saugeinlass, einem Aufladungseinlass und einem Auslass bekannt, wobei der Aufladungseinlass unter einem Winkel entlang einer Innenwand in den Innenraum der Mischkammer mündet, sodass innerhalb des Innenraums eine mit einem Drall behaftete Mischströmung erzeugt wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Mischkammer zur Erzeugung einer Pumpenaufladung bei einer Fluidpumpe zu verbessern. Insbesondere soll die Kavitation verringert werden. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Mischkammer mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Figuren.
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Eine erfindungsgemäße Mischkammer zur Erzeugung einer Pumpenaufladung bei einer Fluidpumpe umfasst einen durch eine Innenwand der Mischkammer gebildeten Innenraum, einen in den Innenraum mündenden Saugeinlass, der dazu ausgebildet ist, mit einer Fluidquelle verbunden zu werden und hieraus ein Fluid zu entnehmen, einen in den Innenraum mündenden Aufladungseinlass, der dazu ausgebildet ist, eine Fluidströmung in den Innenraum zu führen und dadurch die Pumpenaufladung zu erzeugen, und einen aus dem Innenraum führenden Auslass, der dazu ausgebildet ist, das in den Innenraum eingebrachte Fluid aus der Mischkammer zu führen, wobei der Aufladungseinlass zumindest einen ersten als Konfusor ausgebildeten Fluidleitungsabschnitt, einen zweiten als Verengung ausgebildeten Fluidleitungsabschnitt und einen dritten als Diffusor ausgebildeten Fluidleitungsabschnitt aufweist, wobei die Verengung zwischen dem Konfusor und dem Diffusor angeordnet ist und den kleinsten Durchmesser innerhalb des Aufladungseinlasses aufweist, wobei der Diffusor durch eine einzige gegenüber einer Längsachse des Innenraums um einen Winkel gekippten Seitenfläche ausgebildet ist.
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Mit anderen Worten ist von vier Seitenflächen nur eine der Seitenflächen gegenüber der Längsachse des Innenraums um einen Winkel gekippt ausgebildet, und zwar derart, dass sich die Querschnittsfläche des Diffusors mit zunehmendem axialen Abstand von der Verengung vergrößert. Mithin weist der Diffusor einen sich in Richtung des Innenraums vergrößernden Strömungsquerschnitt auf. Insbesondere gilt eine Seitenfläche als gegenüber der Längsachse des Innenraums um einen Winkel gekippt, wenn der Winkel zumindest größer als 2° ist. Winkel von höchstens 2° können herstellungsbedingt sein, insbesondere in einem Toleranzbereich liegen.
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Der Diffusor dient dazu, die kinetische Energie, welche im Konfusor, also in der Treibdüse, erhöht wurde, durch die ungleichmäßige Form partiell wieder in Druck umzuwandeln. Durch den erhöhten Druck im Diffusor wird der Treibstrahl in die gewünschte Richtung abgekippt und optimal in den Saugbereich geleitet. Ein weiterer Teil der kinetischen Energie des Treibstrahls wird durch Vermischung und Impulsausgleich mit dem Saugstrahl in eine Druckerhöhung vor der Pumpe genutzt.
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Der Konfusor weist einen sich in Richtung des Innenraums verengenden Strömungsquerschnitt auf, wobei stromabwärts des Konfusors zunächst die Verengung und dann der Diffusor angeordnet sind. Die Verengung kann sich über einen Abschnitt mit konstantem Durchmesser erstrecken oder lediglich in einer Ebene ausgebildet sein. Der Bereich stromaufwärts des Diffusors, also die Verengung, kann unterschiedlich ausgestaltet werden. Beispielsweise kann die Verengung dem Ansaugstrom, je nach Ausführung, einen leichten Drall entlang der Innenwandung aufprägen. Je nach Ausführungsform kann damit die Ablenkung des Treibstrahls unterstützt oder abgeschwächt werden. Insbesondere kann dieser Bereich zur Feineinstellung des Treibstrahls verwendet werden.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Aufladungseinlasses, bestehend aus Konfusor, Verengung und Diffusor, kann die Kavitationsdrehzahl erhöht und die Pumpenaufladung dadurch verbessert werden. Unter der Kavitationsdrehzahl ist die Drehzahl zu verstehen, ab der die Pumpe beginnt zu kavitieren. Dadurch, dass der kleinste Durchmesser innerhalb des Aufladungseinlasses zwischen dem Konfusor und dem Diffusor angeordnet ist und der Diffusor durch eine einzige gegenüber der Längsachse des Innenraums um einen Winkel gekippten Seitenfläche ausgebildet ist, ist die Geometrie des Aufladungseinlasses, also die Geometrie der Ladestromzuleitung, strömungstechnisch dahingehend angepasst, dass die Strömungsenergie in Form von Verschiebeenergie, also Druck, nicht gegen eine Pumpenwand oder andere Bauteile prallt, sondern die Saugnieren der Pumpe optimal versorgt. Durch diese verbesserte Führung des Ladestroms wird die Strömung an der Pumpe vorbei, in die gewünschte Richtung geleitet und vom Radius des Pumpennests abgelenkt in Richtung einer zweiten Saugniere der Pumpe. Dies führt zu einer Reduzierung der Verluste der kinetischen Energie und verringert somit die Kavitation. Insbesondere ist die Pumpe als hydraulische Flügelzellenpumpe mit einer rein drehzahlabhängigen Fördermenge ausgebildet.
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Der Saugeinlass ist dazu ausgebildet, mit einer Fluidquelle verbunden zu werden und hieraus Fluid zu entnehmen. Die Fluidquelle ist insbesondere als Fluidreservoir, beispielsweise als Ölwanne ausgebildet. Der Aufladungseinlass ist dazu ausgebildet, eine Fluidströmung gezielt in den Innenraum der Mischkammer zu führen und dadurch die Pumpenaufladung zu erzeugen. Somit dient der Aufladungseinlass dazu, Fluid in den Innenraum zu führen und dadurch die im Innenraum vorliegende Saugströmung durch Einbringung kinetischer Energie zu unterstützen. Die über den Aufladungseinlass in den Innenraum geführte Fluidströmung wird als Aufladungsströmung bezeichnet. Der Auslass ist dazu ausgebildet, das in den Innenraum eingebrachte Fluid aus der Mischkammer zu führen. Insbesondere leitet der Auslass das Fluid weiter in Richtung der Fluidpumpe, die mit der Pumpenaufladung unterstützt werden soll. Es kann vorgesehen sein, dass die Pumpe unmittelbar an die Mischkammer angrenzt, oder dass ein Abschnitt eines Saugkanal zwischen Pumpe und Mischkammer angeordnet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die gegenüber der Längsachse des Innenraums gekippte Seitenfläche innerhalb des Diffusors einen Winkel von mindestens 10° bis höchstens 45° auf. Bevorzugt weist die gegenüber der Längsachse des Innenraums gekippte Seitenfläche innerhalb des Diffusors einen Winkel von 20° bis 30° auf. Dieser Winkelbereich hat sich als besonders gut geeignet zur Führung des Treibstroms als auch zur partiellen bzw. einseitigen Druckerhöhung und damit zur Ablenkung des Treibstromes herausgestellt. Dadurch kann die Kavitation weiter verringert werden. Beispielsweise beträgt der Winkel der gegenüber der Längsachse des Innenraums gekippten Seitenfläche innerhalb des Diffusors 24°. Die Längsachse des Innenraums ist eine Senkrechte, also eine vertikale Achse, durch den Innenraum der Mischkammer.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt ein Quotient aus dem Leitungsquerschnitt an der Verengung und dem Leitungsquerschnitt am Ausgang des Diffusors mindestens 0,5 bis höchstens 0,7. Bevorzugt beträgt der Quotient aus dem Leitungsquerschnitt an der Verengung und dem Leitungsquerschnitt am Ausgang des Diffusors mindestens 0,52 bis höchstens 0,6. Dieser Bereich hat sich als besonders gut geeignet zur Führung des Treibstroms herausgestellt, sodass dadurch die Kavitation weiter verringert werden kann. Beispielsweise beträgt das Verhältnis von dem kleinsten Querschnitt in der Verengung zum Auslassquerschnitt am Diffusor 0,56.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Konfusor eine gekrümmte Wandung auf, die dazu ausgebildet ist, das Fluid von einem radialen Eingang des Konfusors umzulenken und zu der quer dazu ausgebildeten Verengung zu führen. Insbesondere strömt das Fluid radial in den Konfusor ein und wird durch die gekrümmte Geometrie innerhalb des Aufladungsanschlusses umgelenkt und bis zur Verengung, also bis zum engsten Leitungsquerschnitt, geführt. Dieser Teil dient der Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aufladungseinlass einteilig mit der Mischkammer ausgebildet. Somit bestehen die Mischkammer mitsamt dem Aufladungseinlass aus einem Bauteil. Dadurch kann die Mischkammer kostengünstig hergestellt werden. Auch kann dadurch der Innenraum der Mischkammer strömungsgünstig geformt sein, sodass die Strömungsverluste gering sind. Dies wird dadurch begünstigt, dass der Aufladungseinlass entlang der Innenwand der Mischkammer in den Innenraum mündet. Insbesondere sind auch der Saugeinlass und der Auslass Bestandteil der einteiligen Mischkammer. Bevorzugt ist die Mischkammer aus Kunststoff ausgebildet und im Spritzgussverfahren hergestellt. Wenn die Mischkammer im Spritzgussverfahren hergestellt wird, kann eine weitere Seitenfläche innerhalb des Diffusors gegenüber der Längsachse des Innenraums um einen Winkel gekippt sein, um die Entformung im Spritzgussverfahren zu optimieren. Beispielsweise weist die weitere Seitenfläche einen Winkel von mindestens 0,25° bis höchstens 2° gegenüber der Längsachse des Innenraums auf.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Mischkammer ferner eine erste umlaufende Dichtung, die in einem Bereich des Saugeinlasses an einer Außenumfangsfläche der Mischkammer angeordnet ist, eine zweite umlaufende Dichtung, die in einem Bereich des Auslasses an der Außenumfangsfläche der Mischkammer angeordnet ist, und eine dritte umlaufende Dichtung, die axial zwischen der ersten und der zweiten umlaufenden Dichtung an der Außenumfangsfläche der Mischkammer angeordnet ist. Die erste umlaufende Dichtung ist bevorzugt als Lippendichtung ausgebildet und dient als Abdichtung des Aufladungseinlasses, also der Ladestromleitung. Eine Lippendichtung eignet sich besonders gut, um ein Austreten einer Leckageströmung entgegen der Ansaugrichtung und somit eine negative Beeinflussung des Saugstroms zu verhindern. Durch Leckageströmungen werden die Strahlenergie und die Pumpenaufladung reduziert. Die zweite und die dritte umlaufende Dichtung sind bevorzugt als O-Ring ausgebildet. Beispielsweise ist die dritte umlaufende Dichtung im Bereich des Diffusors an der Außenumfangsfläche der Mischkammer angeordnet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Außenwand des Diffusors im Bereich der gegenüber der Längsachse des Innenraums um einen Winkel gekippten Seitenfläche dazu eingerichtet, das Fluid im Innenraum umzulenken. Dadurch wird eine Spoilerwirkung erzielt, wodurch der Fluidstrom optimal zum Auslass geleitet werden kann.
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Eine erfindungsgemäße Pumpenvorrichtung für ein Fahrzeuggetriebe weist eine Fluidpumpe zur Förderung von Fluid von einem Pumpeneinlass zu einem Pumpenauslass und eine erfindungsgemäße Mischkammer zur Pumpenaufladung auf, wobei die Mischkammer zur Erzeugung der Pumpenaufladung mit einer Fluidströmung vom Pumpenauslass versorgbar ist.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Pumpenvorrichtung. Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Mischkammer gelten sinngemäß ebenfalls für die erfindungsgemäße Pumpenvorrichtung und das erfindungsgemäße Fahrzeug.
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Insbesondere ist die Pumpenvorrichtung als Getriebepumpenvorrichtung eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Lastkraftwagens, Personenkraftwagens, Kraftomnibusses oder Schienenfahrzeugs, ausgebildet. Mittels der Pumpenvorrichtung wird ein Getriebeöl als Fluid gefördert. Bei dem Fluidreservoir handelt es sich dann insbesondere um eine Ölwanne des Getriebes.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:
- 1 eine stark abstrahierte schematische Ansicht einer Pumpenvorrichtung für ein Fahrzeuggetriebe;
- 2 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Mischkammer;
- 3 eine schematische Perspektivdarstellung der erfindungsgemäßen Mischkammer;
- 4 eine weitere schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Mischkammer;
- 5 eine schematische Draufsicht der erfindungsgemäßen Mischkammer;
- 6 eine weitere schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Mischkammer; und
- 7 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Mischkammer.
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1 zeigt beispielhaft eine Pumpenvorrichtung zur Erzeugung eines Hydraulikdruckes bei einem Fahrzeuggetriebe. Eine solche Pumpenvorrichtung kann auch für andere Anwendungen eingesetzt werden und auch zur Förderung von anderen Fluiden genutzt werden. Die Pumpenvorrichtung weist eine als Hydraulikpumpe ausgebildete Fluidpumpe 1 und eine Mischkammer 2, die der Fluidpumpe 1 vorgeschaltet und zur Erzeugung einer Pumpenaufladung vorgesehen ist. Die Pumpenvorrichtung fördert unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit aus einer als Reservoir ausgebildeten Fluidquelle 4 des Getriebes zu einem hydraulischen Verbraucher 7 des Getriebes. Der hydraulische Verbraucher kann beispielsweise einen hydraulischen Aktor und/oder eine Schmierstelle im Getriebe umfassen. Beispielsweise können mit der von der Fluidpumpe 1 geförderten Hydraulikflüssigkeit Schaltelemente des Getriebes betätigt werden, um Gänge des Getriebes zu schalten.
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Die Fluidpumpe 1 weist vorliegend ein nichteinstellbares Fördervolumen auf und ist beispielsweise als Flügelzellenpumpe ausgebildet. Das Fördervolumen der Fluidpumpe 1 hängt im Wesentlichen von der Pumpendrehzahl ab, also der Drehzahl, mit der die Fluidpumpe 1 angetrieben wird. Hohe Pumpendrehzahlen steigern das Risiko der Kavitation innerhalb der Fluidpumpe 1. Die Fluidpumpe 1 entnimmt die Hydraulikflüssigkeit über eine Saugleitung 5 aus der Fluidquelle 4. Die Saugleitung 5 führt durch einen Filter 6 und durch die Mischkammer 2. Der Fluidpumpe 1 ist ein Ventil 3 nachgeschaltet, über das die Hydraulikflüssigkeit einerseits in Richtung des Verbrauchers 7 und andererseits über die Rückleitung 81 zurück in die Mischkammer 2 geführt werden kann, um die Pumpenaufladung zu erzeugen. Das Ventil 3 ist insbesondere als Überdruckventil ausgebildet. Die geförderte Hydraulikflüssigkeit wird von dem Ventil 3 automatisch in die Mischkammer 2 zurückgeleitet, wenn der Hydraulikdruck stromabwärts des Ventils 3 einen bestimmten Druck übersteigt oder wenn nicht die gesamte Fördermenge der Fluidpumpe 1 benötigt wird. Es wird nur die nichtbenötigte Menge an Hydraulikflüssigkeit zurückgeleitet. Der Verbraucher 7 wird stets mit einer ausreichenden Fördermenge und einem ausreichenden Druck versorgt.
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Das Konzept der Pumpenaufladung ist an sich bereits bekannt, weshalb im Folgenden nur in Kürze darauf eingegangen wird. Die Mischkammer 2 verfügt über einen Innenraum 20, in den ein Saugeinlass 21 und ein Aufladungseinlass 22 münden. Der Saugeinlass 21 ist an die Fluidquelle 4 angeschlossen und wird von dort mit Hydraulikflüssigkeit versorgt. Der Aufladungseinlass 22 ist an die vom Ventil 3 zurückführende Rückleitung 81 angeschlossen. Der Aufladungseinlass 22 kann somit bedarfsweise mit zumindest einem Teil der durch die Fluidpumpe 1 geförderten Hydraulikflüssigkeit versorgt werden. Der Auslass 23 der Mischkammer 2 ist an den Einlass der Fluidpumpe 1 angeschlossen. Somit gelangt die von der Fluidpumpe 1 aus der Fluidquelle 4 gesaugte Hydraulikflüssigkeit über den Einlass 22 zunächst in den Innenraum 20 der Mischkammer 2. Diese Strömung wird hier als Saugströmung bezeichnet. Zusätzlich wird bei entsprechend geschaltetem Ventil 3 über die Rückleitung 81 und den Aufladungseinlass 22 unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit in den Innenraum 20 eingebracht. Diese Strömung wird hier als Aufladungsströmung bezeichnet. Im Innenraum 20 vermischen sich die Saugströmung und die Aufladungsströmung miteinander, wobei die Aufladungsströmung zumindest einen Teil ihrer kinetischen Energie an die Saugströmung abgibt. Dadurch wird die in die Mischkammer einfließende Saugströmung zur Fluidpumpe 1 hin beschleunigt. Dies verringert die von der Fluidpumpe 1 benötigte Energie zur Förderung der Hydraulikflüssigkeit, ohne dass die Pumpendrehzahl abgesenkt werden muss. Der Wirkungsgrad der Fluidpumpe 1 wird beim Einsatz der Saugaufladung verbessert. Das Ventil 3 ist vorzugsweise in einer Ventilplatte eines hydraulischen Steuergeräts des Fahrzeuggetriebes angeordnet. Die in 1 gezeigten Leitungen für die Hydraulikflüssigkeit können in einer zugehörigen Kanalplatte und/oder der Ventilplatte des hydraulischen Steuergeräts angeordnet sein. Die Fluidströmung von der Mischkammer 2 zum Verbraucher 7 sowie vom Ventil 3 zur Mischkammer 2 ist durch Pfeile angedeutet.
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2 bis 7 zeigen unterschiedliche Ansichten der erfindungsgemäßen Mischkammer 2, wie sie bei der Pumpenvorrichtung aus 1 eingesetzt wird. In 2, 4 und 6 ist die Mischkammer 2 jeweils in einem Längsschnitt entlang der Längsachse L dargestellt. In 5 ist die Mischkammer 2 gemäß einer Draufsicht gezeigt. 3 zeigt die Mischkammer gemäß einer perspektivischen Darstellung und 7 zeigt eine Seitenansicht der Mischkammer 2.
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Die Mischkammer 2 ist zur Erzeugung einer Pumpenaufladung bei der in 1 dargestellten Fluidpumpe 1 vorgesehen und weist dazu einen durch eine Innenwand der Mischkammer 2 gebildeten im Wesentlichen tubusförmigen Innenraum 20, einen in den Innenraum 20 mündenden Saugeinlass 21, der mit der Fluidquelle 4 aus 1 fluidführend verbunden ist, einen in den Innenraum 20 mündenden Aufladungseinlass 22, der eine Fluidströmung aus der Rückleitung 81 in den Innenraum 20 führt, und einen aus dem Innenraum 20 führenden Auslass 23, der das in den Innenraum 20 eingebrachte Fluid aus der Mischkammer 2 zur Fluidpumpe 1 führt. Der Saugeinlass 21 und der Auslass 23 sind an den gegenüberliegenden axialen Enden der geradlinig entlang der Längsachse L verlaufenden Mischkammer 2 angeordnet. Der Innenraum 20 verläuft ebenfalls geradlinig entlang der Längsachse L.
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Der Auslass 23 und der Saugeinlass 21 sind vorzugsweise jeweils als Steckflansch ausgebildet. Auf diese Weise kann die Mischkammer 2 einerseits in einen Saugkanal der Fluidpumpe 1 und der Rückleitung 81 in der Kanalplatte 8 eines hydraulischen Steuergeräts gesteckt sein und andererseits in einen Saugkanal einer Ventilplatte 9 eines hydraulischen Steuergeräts. An der Außenseite der Mischkammer 2 kann ein zumindest teilweise umlaufender Bund vorgesehen sein, durch den ein axialer Anschlag zur Positionierung der Mischkammer 2 in seiner Einbauposition gebildet wird. Der Bund kann eine axiale Erstreckung aufweisen, die der Breite eines Zwischenblechs Z entspricht, das zwischen der Kanalplatte 8 und der Ventilplatte 9 angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Bund und damit die Mischkammer 2 zwischen der Kanalplatte 8 und der Ventilplatte 9 in einer Öffnung des Zwischenblechs Z fixiert werden.
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Ferner weist die Mischkammer 2 eine erste umlaufende Dichtung 11, die in einem Bereich des Saugeinlasses 21 an einer Außenumfangsfläche der Mischkammer 2 angeordnet ist, eine zweite umlaufende Dichtung 12, die in einem Bereich des Auslasses 23 an der Außenumfangsfläche der Mischkammer 2 angeordnet ist, und eine dritte umlaufende Dichtung 13, die axial zwischen der ersten und der zweiten umlaufenden Dichtung 11, 12 an der Außenumfangsfläche der Mischkammer 2 angeordnet ist. Die erste Dichtung 11 ist als Lippendichtung ausgebildet und kommt radial zwischen der Mischkammer 2 und der Ventilplatte 9 fluiddichtend zur Anlage. Die zweite und die dritte Dichtung 12, 13 sind als O-Ringe ausgebildet. Die dritte Dichtung 13 kommt radial zwischen der Mischkammer 2 und der Kanalplatte 8 fluiddichtend zur Anlage. In die Mischkammer 2 einströmendes Fluid und aus der Mischkammer 2 ausströmendes Fluid ist durch Pfeile angedeutet.
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3 zeigt die erfindungsgemäße Mischkammer 2 perspektivisch von unten, also in den Saugeinlass blickend. Die Mischkammer 2 ist einteilig ausgebildet und kann beispielsweise aus Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt sein. Somit sind der Saugeinlass 21, der Aufladungseinlass 22 und der Auslass 23 integraler Bestandteil der einteiligen Mischkammer 2.
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4 zeigt die erfindungsgemäße Mischkammer 2 gemäß einem zweiten Längsschnitt, wobei die Betrachtungsebene gemäß 4 gegenüber der Betrachtungsebene gemäß 2 um 180° gedreht ist. Der Aufladungseinlass 22 besteht aus einen ersten als Konfusor ausgebildeten Fluidleitungsabschnitt 24, einen zweiten als Verengung ausgebildeten Fluidleitungsabschnitt 25 und einen dritten als Diffusor ausgebildeten Fluidleitungsabschnitt 26. Die Verengung ist zwischen dem Konfusor und dem Diffusor angeordnet und weist den kleinsten Durchmesser innerhalb des Aufladungseinlasses 22 auf. Zum besseren Verständnis ist die Unterteilung des Aufladungseinlasses in 4 durch horizontale Strich-Punkt-Linien hervorgehoben. Ferner geht aus 4 hervor, dass der Diffusor eine gegenüber der Längsachse L des Innenraums 20 um einen Winkel gekippte Seitenfläche 27 aufweist. Der Konfusor weist eine gekrümmte Wandung 28 auf, die das Fluid von einem radialen Eingang des Konfusors umlenkt und zu der quer dazu ausgebildeten Verengung führt.
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Die Draufsicht auf die Mischkammer 2 gemäß 5 verdeutlicht die Ausbildung des Aufladungseinlasses 22, insbesondere des Diffusors. Der Aufladungseinlass 22 ist einteilig mit der Mischkammer 2 ausgebildet. Der Aufladungseinlass 22 mündet entlang der Innenwand der Mischkammer 2 in den Innenraum 20. Wie insbesondere auch aus 3 und 5 hervorgeht, ist der Innenraum 20 der Mischkammer 2 strömungsgünstig geformt, sodass die Strömungsverluste gering sind. Die Außenwand 29 des Diffusors lenkt im Bereich der gekippten Seitenfläche 27 das durch den Saugeinlass 21 einströmende Fluid im Innenraum 20 um und erzielt eine Spoilerwirkung.
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6 zeigt die erfindungsgemäße Mischkammer 2 gemäß einem dritten Längsschnitt, wobei die Betrachtungsebene gemäß 6 gegenüber der Betrachtungsebene gemäß 2 bzw. 4 um 90° gedreht ist. In 6 ist die Ausbildung des Diffusors und der Verengung besonders gut dargestellt. Die gegenüber der Längsachse L des Innenraums 20 gekippte Seitenfläche 27 innerhalb des Diffusors weist einen Winkel W von 24° auf. Ferner beträgt ein Quotient aus dem Leitungsquerschnitt A1 an der Verengung und dem Leitungsquerschnitt am Ausgang des Diffusors 0,56. Durch diese Ausbildung des Aufladungseinlasses 22 wird eine einseitige Druckerhöhung und eine optimierte Führung des Fluids, insbesondere eine gezielte Ablenkung, erzielt. Dadurch wird die Kavitation verringert.
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7 zeigt eine Seitenansicht der Mischkammer 2, insbesondere aus der Perspektive gemäß 6. Der in der Seitenwand der Mischkammer 2 ausgebildete Aufladungseinlass 22 ist zwischen der ersten und der dritten Dichtung 11, 13. Vorliegend ist aufgrund der Perspektive lediglich der Konfusor des Aufladungseinlasses 22 sichtbar.
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Bezugszeichen
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- 1
- Fluidpumpe
- 2
- Mischkammer
- 20
- Innenraum
- 21
- Saugeinlass
- 22
- Aufladungseinlass
- 23
- Auslass
- 24
- erster Fluidleitungsabschnitt
- 25
- zweiter Fluidleitungsabschnitt
- 26
- dritter Fluidleitungsabschnitt
- 27
- gekippte Seitenfläche
- 28
- gekrümmte Wandung
- 29
- Außenwand des Diffusors
- 3
- Ventil
- 4
- Fluidquelle
- 5
- Saugleitung
- 6
- Filter
- 7
- hydraulischer Verbraucher
- 8
- Kanalplatte
- 81
- Rückleitung
- 9
- Ventilplatte
- 10
- Zwischenblech
- 11
- erste umlaufende Dichtung
- 12
- zweite umlaufende Dichtung
- 13
- dritte umlaufende Dichtung
- A1
- Leitungsquerschnitt an der Verengung
- A2
- Leitungsquerschnitt am Ausgang des Diffusors
- L
- Längsachse
- W
- Winkel
- Z
- Zwischenblech
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10 2007 027 222 A1 [0005]
- DE 10 2011 084 405 A1 [0006]
- DE 10 2021 211 785 A1 [0007]