-
Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Pumpe zur Förderung eines Fluids nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Automatgetriebe eines Kraftfahrzeuges mit einer Getriebeölpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 10.
-
Hydrostatische Pumpen werden zur Förderung von Getriebeöl in Automatgetrieben von Kraftfahrzeugen verwendet. Dabei kommen Innenzahnradpumpen, Gerotorpumpen sowie Flügelzellenpumpen zum Einsatz. Bei ungeregelten Pumpen, so genannten Konstantpumpen, ist das Verdrängervolumen konstant; geregelte Pumpen weisen ein veränderliches Verdrängervolumen auf. Konstantpumpen werden so ausgelegt, dass sie bereits bei geringen Motordrehzahlen den erforderlichen Volumenstrom fördern, sie sind daher bei höheren Motordrehzahlen überdimensioniert. Geregelte Pumpen sind kostenaufwändiger und weisen gegenüber den Konstantpumpen einen geringeren Wirkungsgrad auf.
-
Durch die
DE 10 2006 016 466 A1 der Anmelderin wurde eine Flügelzellenpumpe mit einem antreibbaren Rotor und einem ortfest angeordneten Kurvenring bekannt, wobei zwischen dem stationären Kurvenring und dem Rotor jeweils zwei Saugbereiche und zwei Druckbereiche gebildet werden. Da sich die Saug- und Druckbereiche diametral gegenüber liegen, handelt es sich um eine ausgeglichene Flügelzellenpumpe, bei welcher der Rotor bzw. die den Rotor antreibende Welle im Wesentlichen frei von Radialkräften ist.
-
Durch die
DE 10 2005 053 921 A1 wurde eine Tandem-Trochoid-Pumpe bekannt, wobei zwei Trochoidpumpen von einer gemeinsamen Antriebswelle angetrieben werden. Das Verdrängervolumen ist konstant, und der geförderte Fluidstrom entspricht der Summe der Teilströme, welche von den Einzelpumpen gefördert werden.
-
Ausgehend von diesem Stand der Technik, ist es Aufgabe der Erfindung, eine einfache Anpassung des Förderstromes an den Bedarf zu erreichen.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Druck- oder Verdrängungskammer in axialer Richtung, d. h. in einer Radialebene geteilt und dass zwischen den geteilten Druckkammern eine Trennwand angeordnet ist. Die Trennwand weist im Bereich der Druckkammern Durchbrüche auf, sodass die Druckkammern beiderseits der Trennwand miteinander kommunizieren können. Darüber hinaus ist der Rotor in einen ersten und einen zweiten Rotor, d. h. zwei Einzelrotoren geteilt, welche den geteilten Druckkammern zugeordnet sind. Die herkömmliche hydrostatische Pumpe wird somit in axialer Richtung geteilt, wobei die Teilung 1:1 oder ungleich sein kann. Der stationäre äußere Kurvenring muss dagegen nicht geteilt werden. Die beiden Teilrotoren sind unabhängig voneinander einzeln oder zusammen antreibbar. Somit kann – je nach Bedarf – entweder nur ein Teilvolumenstrom gefördert werden, oder es kann – wenn beide Rotoren gleichzeitig angetrieben werden – der maximale Volumenstrom gefördert werden. Damit wird eine Anpassung in Stufen an den jeweiligen Ölversorgungsbedarf erreicht, wobei das Verhältnis der Fördervolumina frei wählbar ist. Bauarten von hydrostatischen Pumpen können Innenzahnrad-, Trochoid- oder Gerotorpumpen sein.
-
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die hydrostatische Pumpe als Flügelzellenpumpe ausgebildet, vorzugsweise als ausgeglichene oder doppelhubige Flügelzellenpumpe. Eine Flügelzellenpumpe konventioneller Bauweise wird erfindungsgemäß in einer Radialebene in zwei Teilpumpen geteilt mit in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Druckkammern, zwischen denen sich eine Trennwand befindet. Vorteilhaft bei dieser Lösung ist, dass vorhandene Außenabmessungen und Fluidanschlüsse erhalten bleiben und trotzdem ein geregelter Fluiddurchsatz in zwei Stufen erreicht wird. Möglich sind auch drei Stufen – bei ungleicher Teilung – d. h. eine Förderung bei Antrieb des ersten Rotors mit einem ersten Fördervolumen oder Antrieb des zweiten Rotors mit einem zweiten Fördervolumen oder Antrieb beider Rotoren mit einem dritten Fördervolumen, welches sich aus den beiden Teilvolumina zusammensetzt.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird der erste Rotor über eine Hohlwelle angetrieben, während der zweite Rotor über eine in der Hohlwelle koaxial angeordnete Welle angetrieben wird. Damit wird eine kompakte Bauweise erreicht, wobei der Antrieb auf einer Seite angeordnet ist.
-
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist im Kraftfluss zwischen der Hohlwelle und der inneren Welle eine Schaltkupplung, vorzugsweise eine Elektromagnetkupplung angeordnet. Damit kann bei Bedarf die Hohlwelle mit der inneren Welle kraftschlüssig verbunden werden, sodass beide Rotoren zur Förderung des maximalen Volumens angetrieben werden. Bei getrennter Kupplung wird nur eine Welle, vorzugsweise die Hohlwelle angetrieben.
-
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Elektromagnetkupplung eine ortsfest, vorzugsweise in der Frontplatte vom Pumpengehäuse angeordnete Spule, ein Antriebsrad und einen Ringanker, welcher über die Spule kraftschlüssig mit dem Antriebsrad verbunden werden kann. Bevorzugt werden bei unbestromter Spule die Hohlwelle und der erste Rotor angetrieben, und bei bestromter Spule werden sowohl die Hohlwelle als auch die innere Welle gleichzeitig angetrieben, sodass beide Rotoren den maximalen Volumenstrom fördern. Möglich ist jedoch auch eine Maximalförderung bei unbestromter Spule: dies kann durch eine geänderte Anordnung der Kupplungselemente der Elektromagnetkupplung erreicht werden. Bei bestromter Spule ergäbe sich dann ein reduziertes Fördervolumen.
-
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind das Antriebsrad drehfest mit der Hohlwelle und der Ringanker drehfest mit der inneren Antriebswelle verbunden. Damit wird eine kompakte Bauweise erreicht, wobei der gemeinsame Antrieb auf einer Seite der Pumpe angeordnet ist.
-
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist bei einem Automatikgetriebe eine Getriebeölpumpe mit den Merkmalen der oben erwähnten Pumpe vorgesehen. Das vorzugsweise als Kettenrad ausgebildete Antriebsrad wird über einen Kettentrieb von der Getriebewelle bzw. vom Wandlerhals angetrieben. Dabei kann das Automatgetriebe mit unterschiedlichen Förderströmen versorgt werden. Wie bereits oben erwähnt, kann dabei auf die Abmessungen und Fluidanschlüsse einer bekannten oder bereits serienmäßig verbauten Pumpe, insbesondere einer Flügelzellenpumpe, zurückgegriffen werden, d. h. es ist eine einfache Nachrüstung möglich, die eine bedarfgerechte Anpassung des Ölstromes in Stufen erlaubt.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
-
1 eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe in einem Axialschnitt und
-
2 einen Ausschnitt eines Automatgetriebes mit erfindungsgemäßer Flügelzellenpumpe.
-
1 zeigt eine erfindungsgemäße als Flügelzellenpumpe 1 ausgebildete hydrostatische Pumpe, vorzugsweise zur Ölversorgung eines Automatgetriebes für Kraftfahrzeuge. Die Flügelzellenpumpe 1 umfasst einen ersten Rotor 2, welcher drehfest auf einer Hohlwelle 3 angeordnet ist, und einen zweiten Rotor 4, welcher auf einer inneren, die Hohlwelle 3 durchsetzenden Welle 5 angeordnet ist. Dem ersten Rotor 2 ist ein erster stationärer Kurvenring 6 und dem zweiten Rotor 4 ist ein zweiter stationärer Kurvenring 7 zugeordnet. Der erste Rotor 2 trägt radial bewegliche Flügel 8 und der zweite Rotor 4 radial bewegliche Flügel 9, welche an den Innenflächen der Kurvenringe 6, 7 anliegen und (in dieser Darstellung nicht sichtbare) Druck- oder Verdrängungskammern bilden, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Die Flügel 8, 9 weisen jeweils die gleiche Breite b auf; möglich ist jedoch auch, dass die Flügel 8, 9 eine unterschiedliche Breite aufweisen. Zwischen den Rotoren 2, 4 und den Flügeln 8, 9 ist eine Trennwand 10 angeordnet, welche im Bereich der (hier nicht erkennbaren) Druckkammern Durchbrüche 11, 12 aufweist, sodass die Druckkammern miteinander kommunizieren. Der erste Rotor 2 mit Flügeln 8 und Kurvenring 6 bildet somit einen ersten Pumpensatz, während der zweite Rotor 4 mit Flügeln 9 und Kurvenring 7 einen zweiten Pumpensatz bildet, wobei jeder Pumpensatz über einen eigenen Antrieb in Form der Hohlwelle 3 bzw. der Welle 5 verfügt. Die beiden Pumpensätze sind zwischen einer Frontplatte 13 und einem Lagerschild 14 angeordnet, die Teile eines hier nicht dargestellten Pumpengehäuses sind. Die Frontplatte 13 weist eine Bohrung 13a auf, welche von der Hohlwelle 3 und der Welle 5 durchsetzt wird. Die Hohlwelle 3 und die Welle 5 weisen aus der Frontplatte 13 herausragende Wellenenden 3a, 5a auf, welche über eine Elektromagnetkupplung 15 miteinander verbunden oder getrennt werden können. Auf dem Wellenende 3a der Hohlwelle 3 ist ein als Kettenrad 16 ausgebildetes Antriebsrad drehfest angeordnet, welches über einen hier nicht dargestellten Kettentrieb antreibbar ist. In der Frontplatte 13 ist eine Spule 17 ortsfest angeordnet, welche mit einem Ringanker 18 zusammenwirkt. Der Ringanker 18 ist über eine Scheibe 19 drehfest mit der Welle 5 verbunden. Wenn die Spule 17 von Strom durchflossen wird (bestromt ist), wird der Ringanker 18 in Richtung der Spule 17 angezogen und bildet eine reibschlüssige Verbindung mit dem Antriebsrad 16, sodass die Welle 5 mit der Hohlwelle 3 kraftschlüssig verbunden ist. Zwischen Ringanker 18 und Scheibe 19 kann eine Rückstellfeder 20 angeordnet sein. Um den magnetischen Fluss zwischen Spule 17 und dem Ringanker 18 zu verbessern, weist das Antriebsrad 16 einen zylinderförmig ausgebildeten Ringansatz 16a auf, welcher die Spule 17 koaxial umgibt. Der aus ferromagnetischem Material bestehende Ringansatz 16a wirkt somit als magnetisches Leitmittel.
-
2 zeigt einen Ausschnitt eines Automatgetriebes 21 eines Kraftfahrzeuges mit einer Getriebehauptwelle 22, welche koaxial zu einem Wandlerhals 23a eines Pumpenrades 23 angeordnet ist – das vom Motor des Kraftfahrzeuges angetriebene Pumpenrad 23 ist Teil eines hier nicht vollständig dargestellten hydrodynamischen Wandlers. Die Flügelzellenpumpe 1 gemäß 1 ist achsparallel zur Getriebehauptwelle 22 angeordnet und in einem Pumpengehäuse 24 aufgenommen, welches mit dem Gehäuse des Automatgetriebes 21 verbunden ist. Auf der Getriebehauptwelle 22 ist ein vom Wandlerhals 23a angetriebenes Kettenrad 25 angeordnet, welches über einen Kettentrieb 26 das Antriebsrad 16 der Flügelzellenpumpe 1 antreibt. Die Flügelzellenpumpe 1 bildet mit dem Pumpengehäuse 24 einen Ansaugraum 27 und einen Druckraum 28. Innerhalb des Lagerschildes 14 sind Druckauslassöffnungen 29 angeordnet, welche mit den Druckkammern der beiden Pumpensätze kommunizieren.
-
Im Folgenden wird die Funktion der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe 1 in Verbindung mit dem Automatgetriebe 21 erläutert. Das Antriebsrad 16 – hier in einer Variante ohne den in 1 dargestellten Ringansatz 16a – wird ständig, d. h. solange der Motor des Kraftfahrzeuges läuft, über den Wandlerhals 23a und das Kettenrad 25 angetrieben. Bei unbestromter Spule 17 sind die Hohlwelle 3 und die Welle 5 getrennt, sodass nur der erste Rotor 2 über die Hohlwelle 3 angetrieben wird. Der Pumpensatz mit dem angetriebenen Rotor 2 saugt Öl aus dem gehäuseseitigen Ansaugraum 27 über nicht dargestellte, radial durch den stationären Ring 6 verlaufende Ansaugkanäle an und fördert das Drucköl über die Durchbrüche 11, 12 in die Druckkammern des benachbarten, nicht angetriebenen Pumpensatzes, von wo aus das Drucköl über die Druckauslassöffnungen 29 in den gehäuseseitigen Druckraum 28 gelangt. Von dort aus wird das Drucköl an die im Automatgetriebe 21 vorhandenen Schmierstellen, Schaltelemente und sonstigen Verbraucher verteilt. Der vom ersten Pumpensatz geförderte Fluidstrom ist ausreichend für eine Grundversorgung. Soll ein erhöhter Volumenstrom gefördert werden, wird der zweite Pumpensatz zugeschaltet, indem die Spule 17 bestromt wird und die Welle 5 mit dem Antriebsrad 16 gekuppelt wird. Jetzt werden der erste Rotor 2 und der zweite Rotor 4 synchron angetrieben. Das von beiden Pumpensätzen geförderte Öl fließt über die Durchbrüche 11, 12 und die Druckauslassöffnungen 29 in den Druckraum 28. Die Flügelzellenpumpe 1 kann somit in zwei Stufen fördern, wobei in der zweiten Stufe, d. h. bei zwei angetriebenen Rotoren etwa der doppelte Volumenstrom gefördert wird. Die Zu- oder Abschaltung der beiden Rotoren 2, 4 kann auch drehzahlabhängig erfolgen, wenn beispielsweise die Antriebsdrehzahl des Kettenrades 16, welche der Motordrehzahl entspricht, relativ hoch ist, kann die Flügelzellenpumpe 1 abgeregelt werden, indem die zweite Stufe abgeschaltet wird. Wird dagegen bei niedriger Motordrehzahl ein erhöhter Förderstrom benötigt, können beide Pumpensätze laufen.
-
Die Abmessungen der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe 1, insbesondere hinsichtlich der Frontplatte 13, des Lagerschildes 14 und des Pumpengehäuses 24 entsprechen denen einer bekannten ungeteilten Flügelzellenpumpe, die nur einen Rotor und einen stationären Kurvenring aufweist. Die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe 1 ist durch eine Teilung in axialer Richtung aus einer bekannten Flügelzellenpumpe entstanden und erlaubt damit eine stufenmäßige Anpassung des Förderstroms an den Ölbedarf. Die erfindungsgemäße Pumpe kann ohne großen Aufwand an Seriengetrieben nachgerüstet werden.
-
Zur Verhinderung des Rückdrehens des nicht angetriebenen Rotors kann zwischen dessen Welle und dem Pumpengehäuse ein Freilauf angeordnet werden – was hier nicht dargestellt ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Flügelzellenpumpe
- 2
- erster Rotor
- 3
- Hohlwelle
- 3a
- Wellenende
- 4
- zweiter Rotor
- 5
- Welle
- 5a
- Wellenende
- 6
- erster Kurvenring
- 7
- zweiter Kurvenring
- 8
- Flügel
- 9
- Flügel
- 10
- Trennwand
- 11
- Durchbruch
- 12
- Durchbruch
- 13
- Frontplatte
- 13a
- Bohrung
- 14
- Lagerschild
- 15
- Elektromagnetkupplung
- 16
- Kettenrad
- 16a
- Ringansatz
- 17
- Spule
- 18
- Ringanker
- 19
- Scheibe
- 20
- Rückstellfeder
- 21
- Automatgetriebe
- 22
- Getriebehauptwelle
- 23
- Pumpenrad
- 23a
- Wandlerhals
- 24
- Pumpengehäuse
- 25
- Kettenrad
- 26
- Kettentrieb
- 27
- Ansaugraum
- 28
- Druckraum
- 29
- Druckauslassöffnung
- b
- Flügelbreite
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102006016466 A1 [0003]
- DE 102005053921 A1 [0004]
